[發明專利]一種一步法制備顆粒自組裝球狀一氧化錫/二氧化錫鈉離子電池負極材料的方法

有效

• 申請號: 201810602613.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108807907B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 殷立雄;藺英;程如亮;孔新剛;張浩繁;李慧敏;白培杰
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M10/054;B82Y30/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 齊書田

本發明公開了一種一步法制備顆粒自組裝球狀一氧化錫/二氧化錫鈉離子電池負極材料的方法，首先將硫脲溶于無水乙醇中，配制成溶液A；然后在攪拌作用下將檸檬酸加入溶液A中直至完全溶解后形成溶液B；然后在攪拌作用下按照元素摩爾比n_Sn:n_S＝(0.5～2.0):(0.9～3.0)稱取SnCl₂·2H₂O溶于上述溶液B形成溶液C；然后將溶液C進行均相水熱反應，反應結束后得到前驅體；最后將前驅體經去離子水和無水乙醇分別離心洗滌若干次，然后真空干燥即得到顆粒自組裝球狀一氧化錫/二氧化錫鈉離子電池負極材料。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的制備方法，具體涉及一種一步法制備顆粒自組裝球狀一氧化錫/二氧化錫鈉離子電池負極材料的方法。

背景技術

能源與環境問題是當今人類社會可持續發展面臨的兩大難題，并且隨著資源匱乏和環境污染問題的日益嚴重，傳統化石能源的消耗逐年攀升，以及其燃燒引起的環境污染與日俱增，由此產生的資源與環境壓力迫使人們加快清潔、可再生能源利用與開發，而使用和開發二次充電電池是目前為止最有效、最能解決能源和環境危機的一種必要方式。其中，鈉離子電池作為一種電化學儲能能源，具有儲量豐富、價格低廉、環境友好、安全性好等優點。并且和鋰離子電池相比，具有相對較好的電化學性能以及和鋰離子電池類似的電化學行為，使得它在儲能領域有望代替鋰離子電池，并且將擁有比鋰離子電池更大的市場競爭優勢。但鈉離子的離子半徑(r＝0.113nm)比鋰離子的離子半徑(r＝0.076nm)約大30％以上，難于實現可逆的電化學嵌脫反應，嵌入-脫出過程易引起主體晶格結構的塌陷，導致材料的循環性能、倍率性能和電化學利用率性能較差，因此，尋找合適的嵌鈉電池材料具有一定的難度。

一氧化錫具有四方晶系和正交晶系兩種晶體結構。四方晶系的一氧化錫其晶格常數a＝b＝0.3803nm,c＝0.4838nm,c/a＝1.27。每個晶胞內含有2個基本單元，所有的氧原子都是等價的。一氧化錫是層狀結構，1個錫原子和4個氧原子組成一個正方形的金字塔式結構，錫原子處于頂點，底部是4個氧原子。離錫原子最近的所有氧原子的距離都是0.222nm，每個氧離子被四個錫離子所包圍。一氧化錫作為一種重要的錫基化合物，具有優越的層狀結構，低成本，高的理論容量(875mAh·g^-1)，被認為是最具有應用前景的負極材料之一。但是其在充放電循環過程中產生較大的體積膨脹使得其結構破壞以及電極粉化，最終導致其容量衰減過快；以及低導電性限制了其作為電極材料的應用和發展。

由于顆粒形貌對樣品的電化學性能也可能會造成一定的影響，顆粒越小、比表面積越大，則材料與電解液的接觸越好，Li⁺的遷移距離也會變短，這樣更有利于鈉離子電池負極材料倍率性能的提升。目前，根據所報道的文獻，制備一氧化錫/氧化錫的主要方法有靜電紡絲法[Cho J S,Kang Y C.Nanofibers Comprising Yolk–Shell Sn@void@SnO/SnO2and Hollow SnO/SnO2 and SnO2 Nanospheres via the Kirkendall Diffusion Effectand Their Electrochemical Properties[J].Small,2015,11(36):4673-4681.].Journalof NanoengineeringNanomanufacturing,2015,5(3):210-215.]；固相法[Santhi K,RaniC,Karuppuchamy S.Synthesis and characterization of a novel SnO/SnO2 hybridphotocatalyst[J].Journal of AlloysCompounds,2016,662(40):102-107.]等。而靜電紡絲產率不穩定，且效率低下，每小時只能有0.1g/h～1g/h，對其產業化、規模化，以及納米纖維材料的廣泛應用造成巨大阻礙，不能滿足傳統的市場對納米纖維的用量的需求，固相反應法具有不需要溶劑、設備簡單和反應條件容易控制等優點，但由于反應在固相中進行，通常反應不徹底，產率較低。

發明內容