[發(fā)明專利]一種錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710182663.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN106784751A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建圃;樊曉東;修志浩;王曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌專騰科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 喻莎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金材料，具體涉及一種錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法及系統(tǒng)。屬于有色金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著煤炭、石油和天然氣等礦物能源的存量銳減，人類社會(huì)面臨的資源枯竭壓力越來(lái)越大，因此，如何提高能源使用率和開發(fā)利用可再生能源已經(jīng)成為各國(guó)政府和科研人員的共同目標(biāo)。

電池作為一種化學(xué)能和電能的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化裝置是一個(gè)非常重要的研究方向。其中，鋰離子電池因其具有電壓高、比能量高、充放電壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、工作溫度范圍寬、快速充電、自放電率低和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代通訊和便攜式電子產(chǎn)品等的理想化學(xué)電源。

目前商業(yè)化的鋰離子電池普遍采用石墨材料作為負(fù)極，它的理論比容量?jī)H為372mAh/g，且在快速充放電過(guò)程中存在石墨層剝落現(xiàn)象，導(dǎo)致明顯的容量衰減。而且，在快速充放電過(guò)程中容易產(chǎn)生鋰枝晶現(xiàn)象，這些因素都嚴(yán)重制約了在動(dòng)力鋰離子電池中的應(yīng)用。因此，采用其他材料代替石墨負(fù)極是目前鋰離子電池的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法。

本發(fā)明還提供了上述制備方法對(duì)應(yīng)的一種錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料的制備系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將乙炔黑和石墨粉按照質(zhì)量比1：0.2～0.3加入第一攪拌釜中，以5～8℃/min的速率升溫至300～400℃，攪拌2～3小時(shí)；轉(zhuǎn)移至碳化爐中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，1200～1400℃保溫4～6小時(shí)，轉(zhuǎn)移至石墨化爐中，升溫至3000～3100℃保溫15～18小時(shí)，得到碳材料；

(2)將步驟(1)所得碳材料分散于去離子水中，然后加入含0.02～0.03mol/L的Sn(NO₃)₄和0.1～0.15mol/L檸檬酸鉀的水溶液和含0.03～0.04mol/L SbCl3和0.05～0.06mol/L檸檬酸鉀的水溶液，攪拌均勻，其中含Sn(NO₃)₄和檸檬酸鉀的水溶液的加入量是按每1克碳材料加100～120mL，加入的含SbCl₃和檸檬酸鉀的水溶液體積為含Sn(NO₃)₄和檸檬酸鉀的水溶液的體積的3倍，然后在不斷攪拌下，滴加KBH₄的堿性溶液，使Sn⁴⁺和Sb³⁺還原成SnSb合金納米粉，并與碳材料形成均勻的混合體系，KBH₄與Sn(NO₃)₄的摩爾比為1：2～3，KBH₄堿性溶液滴加結(jié)束后，再攪拌4～5小時(shí)，過(guò)濾，洗滌，真空干燥后得到錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中，乙炔黑的平均粒徑≤10μm，石墨粉的平均粒徑為10～15μm。

優(yōu)選的，步驟(2)中碳材料與去離子水的質(zhì)量比為1：50～100。

優(yōu)選的，步驟(2)采用超聲波處理使得碳材料在去離子水中分散均勻。

上述制備方法對(duì)應(yīng)的一種錫銻合金復(fù)合負(fù)極材料的制備系統(tǒng)，包括碳材料制備裝置和復(fù)合材料制備裝置兩部分，所述碳材料制備裝置包括依次連接的第一攪拌釜、碳化爐和石墨化爐，所述復(fù)合材料制備裝置包括依次連接的超聲波分散機(jī)和第二攪拌釜，其中，石墨化爐與超聲波分散機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述第二攪拌釜與過(guò)濾機(jī)連接。

進(jìn)一步優(yōu)選的，過(guò)濾機(jī)包括固體出口，所述固體出口與洗滌池連接。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述洗滌池的上方設(shè)有若干個(gè)噴淋頭，每個(gè)噴淋頭分別通過(guò)三通與去離子水儲(chǔ)罐和丙酮儲(chǔ)罐連接。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明將錫銻合金與特殊處理后的碳材料復(fù)合在一起，制備得到的復(fù)合負(fù)極材料具有極佳的循環(huán)穩(wěn)定性，電學(xué)性能佳。本發(fā)明的制備系統(tǒng)包括依次連接的碳材料制備裝置和復(fù)合材料制備裝置兩部分，連續(xù)生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的制備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1為碳材料制備裝置，2為復(fù)合材料制備裝置，11為第一攪拌釜，12為碳化爐，13為石墨化爐，21為超聲波分散機(jī)，22為第二攪拌釜，23為過(guò)濾機(jī)，24為洗滌池。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。