[發明專利]一種鋰離子負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711074820.5
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107887586A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 陳少華
• 申請（專利權）人: 陳少華
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋰離子技術領域，具體地涉及一種鋰離子負極材料的制備技術。

背景技術

近年來，碳基材料由于高的比表面積大的孔容，優異的電子導電性和穩定的物理化學性質等優勢在超級電容器電極材料方面引起了研究工作者的廣泛興趣。純碳材料具有雙電層超級電容特性，通過電解質離子在電極表面的靜電吸附來儲存電荷。根據雙電層電容器的儲電機理可知，在極化的雙電層表面累積電荷的多少與電極材料的比表面積、孔徑和孔容有密切的關系。比表面積和孔徑大小對儲電性能的影響已經被深入研究。碳材料的比表面積和比容量并非正比例的關系，有一部分微孔不能滲入離子，因此微孔部分產生的比表面積對比容量的影響不大。有研究表明，微孔、介孔和大孔組合的多級孔結構有利于電極材料電容特性的充分發揮。介孔和大孔可以縮短離子的傳輸路徑，減少離子在電極材料中的擴散阻力，而微孔可以提供足夠多的反應活性位點以獲得高的電荷儲存密度。因此，制備具有多孔多級結構的碳材料對提升電極材料的雙電層電容性能具有積極的意義。

造孔常用的方法是活化法，主要采用蒸汽、C0₂,KOH,ZnCl₂和H₃P0₄等進行活化，使得所得到的材料具有大量的微孔和中孔。另一個辦法是在前軀體中引入模板對碳材料進行造孔。然而，后處理都是必須的，一般均會用到有毒或者腐蝕性的試劑，比如NaOH,HF等，去除模板進行造孔。另外，在碳表面引入能產生鷹電容的介質，通過在這些位點上發生法拉第反應而儲存更多的電荷。引入的這類雜原子(比如N,B和P)對碳材料儲電性能的影響己經被大量研究。近期研究發現碳材料中引入S原子可以形成硫礬、二甲亞礬，這對比容量的提升具有積極的影響，Bandosz等證實了S摻雜的C或者石墨烯復合物具有較好的比容量特性(178F·g^-1at 0.05A·g^-1)。含硫聚合物，比如聚二乙烯苯和聚唆吩被用來制備S摻雜的炭材料，研究者們研究了前軀體中的S 橋鍵對電極材料孔結構和電容特性的影響。然而，這類方法的合成過程都很復雜，通常還需要活化后處理來優化孔結構。更重要的是，所得到的電極材料的倍率性能和循環穩定性還有待于提升。

發明內容

為此，本發明針對以上現有技術的不足,提供一種鋰離子負極材料的制備方法。

本發明實現發明目的采用的技術方案是：

一種鋰離子負極材料的制備方法，包括：

a.將五水四氯化錫、硫脲、葡萄糖和蒸餾水在室溫下混合，攪拌后，混合溶液在微波水熱加熱到180-220℃；

b.冷卻到室溫，將褐色沉淀離心分離并清洗數遍后真空干燥得到中間體炭基二氧化錫；

c.再將上述中間體在氮氣氣氛下以緩慢加熱到750-850℃，焙燒得到的S 摻雜炭材料即可作為鋰離子負極材料。

優選地，步驟a中在混合溶液在微波水熱加熱到180-220℃后還包括一保溫步驟。

優選地，步驟c中緩慢加熱的升溫速率2℃/min。

本發明的有益效果是：本發明的鋰離子負極材料的制備方法具有工藝簡單無需活化后處理的優點，其通過微波水熱獲得Sn0₂@C復合物，隨后在含S 氣氛中，Sn0:被炭基質原位還原成SnS，最后SnS在氮氣氣氛中800℃汽化去除。在炭基質中摻雜硫均勻分布，并與C材料中的O,C原子結合形成新的官能團。與純炭材料相比，S摻雜的炭材料基本構筑單元尺寸顯著減小，介孔和中孔比例，電子導電性、表面極性和用于參與法拉第反應的活性位點增加，使得S摻雜炭材料具有高的比容量(0.5A·g^-1的電流密度下，比容量為443Fg^-1) 和良好的倍率性能(20A·g^-1電流密度下，比容量為284F·g^-1)。此外，該材料還表現出穩定的循環性能，在10A·g^-1的電流密度下循環8000圈比容量保持為305士10F·g^-1。

附圖說明

圖1為純C和S摻雜兩個樣品在掃速為100mV·s^-1時的CV曲線圖；

圖2為實施例3純炭和S摻雜炭材料作為電極材料的奈奎斯特曲線圖。

具體實施方式

下面，結合具體實施例對本發明進行詳細描述。

實施例1，S摻雜多孔炭材料的制備