[發明專利]一種作為鋰離子電池負極的氧化錫/C納米空心球材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710591941.0
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107369822B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 李柳青;李爭暉;張海燕;鐘威豪
• 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;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種作為鋰離子電池負極的SnO₂/C納米空心球材料的制備方法，包括以下步驟：A)對以stober法制備的納米二氧化硅球進行表面改性，得到經過表面改性的納米二氧化硅球；B)將苯基錫類化合物、交聯劑以及所述經過表面改性的納米二氧化硅球分散于溶劑中，并在催化劑存在的條件下進行交聯反應，得到表面接枝高分子層的納米實心球；C)將所述表面接枝高分子層的納米實心球在保護氣氛條件下進行碳化后去除模板，得到SnO₂/C納米空心球材料。本發明提供的制備方法簡單，得到的SnO₂/C納米空心球材料中超細SnO₂顆粒嵌入到多孔碳結構，該材料在作為鋰離子電池負極材料時具有良好的電學性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種作為鋰離子電池負極的SnO₂/C納米空心球材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子設備和電動汽車的發展，鋰離子電池因其能量密度高、循環壽命長，在日常生活中發揮著越來越重要的作用。為了滿足人們對于鋰離子電池日益增長的需求，人們做了大量的工作去尋找具有高容量和優秀循環性能的新型負極材料。石墨由于其特殊的層結構成為最經典的一種負極材料，但因為它的的理論容量只有372mAh g^-1，這遠不能滿足當前的需要。為了解決這個問題，許多對于Si基材料，金屬合金，金屬氧化物和金屬硫族化合物已經開展開來。因為二氧化錫具有理論容量高(790mAh g^-1)、儲存資源豐富等優點，所以二氧化錫基材料被認為是鋰離子電池最有前途的負極材料之一。

目前已經有許多方案用于提高SnO₂基的鋰離子電池負極材料。例如，減小嵌入SnO₂顆粒的大小以減小其在作為鋰離子電池負極材料時充放電脫嵌鋰的過程中的體積膨脹比例，以此來減小由于體積膨脹而引起的應力從而減小SnO₂顆粒在充放電過程當中的粉化；另外還有一個研究者將SnO₂顆粒包覆在多孔碳層中以此來保護SnO₂顆粒免于充放電過程由于體積膨脹而引起的破碎，從而提高SnO₂/C復合材料的充放電循環性能。但上述SnO₂/C復合材料復雜的制備過程一直是一個難以突破的問題。目前為止對于簡易制備同時具有超細SnO₂顆粒嵌入到多孔碳結構的兩大優點的納米復合材料仍是一個難題。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種作為鋰離子電池負極的SnO₂/C納米空心球材料及其制備方法，本發明提供的制備方法簡單，得到的SnO₂/C納米空心球材料在作為鋰離子電池負極材料時具有良好的電學性能。

本發明提供了一種作為鋰離子電池負極的SnO₂/C納米空心球材料的制備方法，包括以下步驟：

A)對以stober法制備的納米二氧化硅球進行表面改性，得到經過表面改性的納米二氧化硅球；

B)將苯基錫類化合物、交聯劑以及所述經過表面改性的納米二氧化硅球分散于溶劑中，并在催化劑存在的條件下進行交聯反應，得到表面接枝高分子層的納米實心球；

C)將所述表面接枝高分子層的納米實心球在保護氣氛條件下進行碳化后去除模板，得到SnO₂/C納米空心球材料。

優選的，所述stober法為：

將水、無水乙醇和氨水混合，得到混合溶液；

向所述混合溶液中加入無水乙醇和正硅酸乙酯混合攪拌，進行反應，得到懸濁液；

將所述懸濁液離心洗滌，得到納米二氧化硅球。

優選的，所述經過表面改性的納米二氧化硅球的制備方法為：