[發明專利]SiO2@SnO2包覆結構鋰離子負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610393009.2
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN105932253B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張海燕;許興發;陳易明
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M10/0525
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張燕玲;楊曉松

本發明屬于新能源領域，公開了一種SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料及其制備方法和應用。該負極材料是由SnO₂和SiO₂組成的復合材料；SnO₂包覆分散在SiO₂表面形成包覆形貌結構。該制備方法通過一步水熱法制備出包覆結構鋰離子負極材料SiO₂@SnO₂。本發明的制備工藝簡單，且合成出的復合負極材料SiO₂@SnO₂具有循環性能優良等特點。

技術領域

本發明屬于新能源領域，特別涉及一種SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著電子產品和電動汽車的發展，市場對高容量、高能量密度、循環性能穩定和壽命長的鋰離子電池具有很大的需求。在鋰離子電池的發展過程中，負極材料是鋰離子電池發展的關鍵之一，傳統的碳質負極材料雖然壽命較長，成本低，但比容量低(理論容量為372mA h g^-1)，難于滿足市場的需求，這嚴重制約了鋰離子電池的發展。通過研究，錫基材料能與鋰形成合金,具有更高的理論容量，被認為是替代傳統碳質材料的潛在電極材料。其中SnO₂具有高的容量(782 mA h g^-1)、成本低、資源豐富而倍受青睞。

然而，SnO₂作為鋰離子電池負極材料也具有一定缺陷，例如充放電過程中會有明顯的體積膨脹而導致電極材料脫落、開裂，使得電池的循環性能比較差，另外，SnO₂的導電性較差。為了改善SnO₂的電化學性能，人們從制備方法的改進和摻雜改性等方面進行了研究，而碳包覆結構和中空結構將能有效解決SnO₂體積膨脹的問題并能提高負極材料的導電性。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的不足之處，本發明的首要目的在于提供一種SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料。該材料具有包覆結構，且具有比較好的循環性能。

本發明的再一目的在于提供上述SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料的制備方法。該方法采用一步水熱法。

本發明的又一目的在于提供上述SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料的采用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料，該負極材料是由SnO₂、SiO₂組成的復合材料；SnO₂納米顆粒分散在SiO₂球狀顆粒上形成包覆結構。

上述SiO₂@SnO₂包覆結構鋰離子負極材料的制備方法，按照以下操作步驟：

(1)按照每0.69g的SiO₂粉末加入1L無水乙醇的比例，量取無水乙醇，再把SiO₂粉末分散在無水乙醇中，超聲分散30～90min，得到混合溶液；

(2)再稱取五水四氯化錫，加入到混合溶液中，常溫下磁力攪拌5～15min；所述五水四氯化錫的質量是SiO₂粉末的8倍；

(3)將混合溶液倒入到聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，然后放到真空干燥箱里，在160～200℃下水熱反應12～24h；

(4)待反應釜的溫度降到室溫，通過離心收集產物，并用無水乙醇清洗；