[發明專利]一種制備錫鋰電池負極材料的方法

在審

• 申請號: 201810014737.7
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108277508A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 丁克強;趙棉;石曉蜜;李晨雪;高曉靜;韓靜瑋
• 申請（專利權）人: 河北師范大學
• 主分類號: C25C5/02
• 分類號: C25C5/02;H01M4/38;H01M10/052
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國

本發明公開了一種制備錫鋰電池負極材料的方法。其制備過程包括：選取冰乙酸、磷酸、鹽酸、硫酸鈉中的一種為電解質，配制成電解質溶液，電解質的濃度控制在一定范圍內。純錫箔分別作陰極和陽極，連接直流電源器后，在一定電壓范圍內通電一定時間，在陰極表面生長出新的單質錫，關閉電源，將生長出的單質錫刮下，一定溫度下烘干，經研磨，得到樹枝狀鋰電池負極材料。本發明所制備的單質錫具有一定的放電比容量，一定的循環穩定性，可作為鋰電池負極材料使用，具有潛在應用前景。

技術領域

本發明涉及一種制備鋰電池負極材料的方法，特別是錫作為鋰電池負極材料的制備方法，屬于能源材料技術領域。

背景技術

鋰離子電池，簡稱鋰電池，憑借自身污染小、壽命長、功率高等優點廣泛應用于筆記本電腦、移動電話、電動汽車等眾多領域，成為電池市場的寵兒。目前，商業用鋰電池的負極材料主要是石墨材料。隨著研究的深入，人們發現，石墨作為鋰電池負極材料其優點是循環性能和倍率性能較好，但其缺點是理論比容量低（372 mAh g^-1），且石墨的電位與金屬鋰的電位很接近，當電池過充時，單質鋰會在石墨的表面析出而形成鋰枝晶，而鋰枝晶的出現可能會引發電池短路等安全問題。因此，研究開發新型的鋰電池負極材料就成為了鋰電池研究領域的重要課題之一。研究發現一些過渡金屬氧化物如氧化鐵、一些單質如硅，都可以作為鋰電池負極材料使用。但制備工藝復雜、生產成本高、容量衰減快、循環性差成為這些新型負極材料的普遍缺點，使它們不能實現規模化商業化生產。最近研究發現二氧化錫可作為鋰電池負極材料使用，且顯示出比容量高、安全性好等一些獨特的性能。因此，錫基負極材料的研究引起了人們的廣泛關注，錫基鋰電池負極材料主要包括錫基合金、錫基碳復合材料、錫基金屬氧化物材料等。文獻調研顯示，將樹枝狀單質錫作為鋰電池負極材料的研究，少見報道。至今為止，未見利用電化學方法制備樹枝狀單質錫并將其用作鋰電池負極材料的研究報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備樹枝狀錫鋰電池負極材料的方法。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是這樣的：一種制備樹枝狀錫鋰電池負極材料的方法，包括以下步驟：

（1）材料準備：純錫箔、冰乙酸、磷酸、鹽酸、硫酸鈉，備用；

（2）制備電解質溶液：選取冰乙酸、磷酸、鹽酸、硫酸鈉中的一種，配制成濃度為0.05mol·L^-1~1mol·L^-1的電解質溶液；

（3）制備

選取面積為30 mm×80 mm、厚度為0.5 mm的兩塊純錫箔，分別作為陰極和陽極，將兩塊純錫箔置于盛有以上配置好的電解液的容器內，與直流電源器連接，在0.5V-15V的電壓范圍內通電5-60分鐘，在陰極表面生長出新的單質錫，關閉電源，將生長出的單質錫刮下，在60-90度烘箱內，烘干10-50分鐘，研磨15-40分鐘，即得到錫鋰電池負極材料。

需要說明的是，通常電鍍錫是以含錫的鹽為電解質，本研究中初始的電解

質溶液是不含錫的，這是本研究的創新點之一。同時，所制備的材料為樹枝狀單質錫，文獻調研顯示，未見利用本方法制備樹枝狀單質錫的報道。

本發明的方法中，電解液原材料為冰乙酸、磷酸、鹽酸、硫酸鈉中的一種。

本發明取得的有益效果如下：利用恒定電位的方法就可以制備出具有樹枝狀的單質錫，且制備的產品作為鋰電池負極材料使用時，具有一定的容量和循環穩定性。本專利產品制備工藝簡單、價格低廉，易于規模化商業生產。

附圖說明

圖1：制備產品的XRD圖。

圖2：制備產品的SEM圖。

圖3： 制備的樹枝狀單質錫與金屬鋰片組裝成的半電池在100 mA g^-1電流