[發明專利]一種銻基儲鋰材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610018437.7
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105680040B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 葉瑛;賈思齊;夏天;張平萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

本發明公開了一種銻基儲鋰材料及其制備方法。該銻基儲鋰材料是一種鋰的硫銻化物，分子式為Li_3+3xSb_1?xS₃，式中Sb為正三價，x＝0.05至0.95。銻基儲鋰材料的制備方法是以天然輝銻礦礦石粉末為原料，經濕法冶金技術和液相化學反應獲得，大大減輕了環境污染和能耗。Li_3+3xSb_1?xS3在被用作鋰離子電池電極材料時，它在充放電過程中全部組分，包括Li、Sb和S均具有電化學活性，從而使它具有很高的充放電容量。Li_3+3xSb_1?xS3在容量、充放電速率等方面性能都明顯優于現有的鋰離子電極材料，具有很高的性價比。

技術領域

本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種銻基儲鋰材料及其制備方法。

背景技術

儲鋰材料是鋰電池的重要組成部分。目前已經商品化的儲鋰材料主要為鋰的含氧酸鹽，如磷酸鹽、錳酸鹽、鈷酸鹽、鋁酸鹽、鈦酸鹽等，它們的共同特點是：電化學活性僅表現在活動性鋰離子部分，而鋰離子在分子量中所占比例較少，這是此類材料能量密度不高的主要原因。在另一方面，目前報導的基于硫化物的儲鋰材料能量密度有大幅度提高，如硫化鋰，但它們的分子結構穩定性不如含氧酸鹽，因此充放電壽命欠佳。

本發明嘗試提供一種能量密度高，壽命長，性價比合理的儲鋰材料。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題，并提供一種銻基儲鋰材料及其制備方法。

一種銻基儲鋰材料，它是一種鋰的硫銻化物，分子式為Li_3+3xSb_1-xS₃，式中Sb為正三價，x＝0.05至0.95。

一種如所述銻基儲鋰材料的制備方法，它的步驟如下：

1)將破碎、研磨過的輝銻礦粉末和硫化銨按(1)式的化學計量比混合，再加相當于輝銻礦重量5至10倍的水，攪拌至輝銻礦基本溶解；

Sb₂S₃+3(NH₄)₂S＝2(NH₄)₃SbS₃ (1)

2)離心或過濾分離固液兩相，得到(NH₄)₃SbS₃溶液；

3)按(2)式的化學計量比，在(NH₄)₃SbS₃溶液中加入LiOH，攪拌直至LiOH完全溶解，得到Li_3+3xSb_1-xS₃溶液；

(1-x)(NH₄)₃SbS₃+(3+3x)LiOH＝Li_3+3xSb_1-xS3+(3-x)NH₃↑+(3-x)H₂O (2)

式中x＝0.05至0.95

4)將Li_3+3xSb_1-xS3溶液在真空烘箱或帶保護氣氛的烘箱中60°至100℃烘干并冷卻至室溫；

5)將冷卻后結塊的固相破碎，即得到產物Li_3+3xSb_1-xS₃。

所述的輝銻礦是一種自然產出的銻礦物，是三價銻的硫化物，分子式Sb₂S₃。

所述的保護氣氛是氮氣或氬氣的一種或數種。