[發明專利]一種二硫化錫?二氧化鈦復合物及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710906605.0
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107799743A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 巫藝文;曾榮華;葉永鍵;李卓羲
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅嘯秋,裘暉

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料領域，具體涉及一種二硫化錫-二氧化鈦復合物及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，傳統化石能源的日漸枯竭，以及長久以來使用傳統化石能源所帶的溫室效應、酸雨等環境問題也日漸嚴峻。因此，需要開發新型清潔能源，以緩解以及從源頭上解決上述問題。而在新型清潔能源中，鋰離子電池由于其具有能量密度大、自放電小、循環性能好、無記憶效應、以及安全無污染等優點，早在20世紀末已成為研究的熱點至今。并且已經廣泛的應用于便攜式移動設備：如手機、攝像機、筆記本電腦以及電動玩具等；以及在混合動力汽車、純電動汽車的動力電源領域占據越來越大的市場份額。

隨著各種各樣以鋰離子電池為儲能器件的產品快速發展，傳統以石墨為負極的低容量商業化鋰離子電池已經很難適應潮流需求，因此，迫切地需要發展新一代使用新型負極材料的鋰離子電池。錫基負極材料，例如SnS₂，因為其高理論容量、低的嵌鋰電位和環境友好，容量被認為是傳統商業化石墨負極材料的理想替代品。然而，SnS₂材料有兩個致命的缺點：充放電過程中差的結構穩定性以及嚴重的體積膨脹。因此需要對SnS₂進行復合改性。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種二硫化錫-二氧化鈦復合物(SnS₂/TiO₂)的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的二硫化錫-二氧化鈦復合物。

本發明的再一目的在于提供上述二硫化錫-二氧化鈦復合物作為鋰離子電池負極材料的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種二硫化錫-二氧化鈦復合物(SnS₂/TiO₂)的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)將納米TiO₂、五水氯化錫(SnCl₄·5H₂O)和硫代乙酰胺(CH₃CSNH₂)分散到溶劑中，攪拌混合均勻，得到懸濁液；

(2)將步驟(1)所得懸濁液轉移到水熱反應釜中，升溫至140～180℃保溫反應10～20h，然后自然冷卻；

(3)將步驟(2)的反應液過濾收集沉淀，經洗滌、干燥，得到所述二硫化錫-二氧化鈦復合物。

優選地，步驟(1)中所述的納米TiO₂是指通過水熱法制備的紡錘形納米TiO₂(具體制備方法可參照文獻Qiu Y,Yan K,Yang S,et al.Synthesis of Size-Tunable Anatase TiO₂Nanospindles and Their Assembly into Anatase@Titanium Oxynitride/Titanium Nitride-Graphene Nanocomposites for Rechargeable Lithium Ion Batteries with High Cycling Performance[J].Acs Nano,2012,4(11):6515-6526)。紡錘形納米TiO₂為銳鈦礦型晶體，具有優越的結構穩定性，為花卷狀SnS₂提供了物理支撐，提高了其結構穩定性；并且其納米結構為SnS₂充放電過程中產生的金屬錫提供結晶核，避免了SnS₂容量的損失。

優選地，步驟(1)所述的溶劑是指無水乙醇。

優選地，步驟(1)所述的SnCl₄·5H₂O、CH₃CSNH₂與納米TiO₂加入的摩爾比為4:(18～22):(1～3)。

優選地，步驟(2)所述將懸濁液轉移到水熱反應釜中的填料比為60％～80％。

優選地，步驟(3)所述的洗滌是指先后用去離子水和無水乙醇洗滌。

優選地，步驟(3)所述的干燥是指在70～100℃真空干燥10～20h。

本發明的制備原理為：在SnS₂水熱制備的過程中加入水熱法制備的紡錘形納米TiO₂，從而制得二硫化錫-二氧化鈦復合物(SnS₂/TiO₂)。