[發明專利]一種C@SnOx(x=0,1,2)

有效

• 申請號: 201810609576.6
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108807912B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 鎖國權;李丹;楊艷玲;王祎;左玉;侯小江;馮雷;王成威
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種C@SnO_x(x＝0,1,2)@C介孔狀納米中空球結構的制備與應用，將一定質量的3?氨基苯酚溶于去離子水中得溶液A；向上述溶液A中加入甲醛得溶液B；向上述溶液B中加入丙酮得溶液或乳濁液C得到前驅納米中空球；將上述前驅納米中空球置于去離子水中得到溶液D；加入有機物得到溶液E；在溶液E中加入一定質量的二氯化錫得到溶液F；在溶液F中加入一定質量的尿素得到溶液G；將上述溶液G轉移至水熱反應釜，進行水熱反應、冷卻，離心、干燥，得復合納米中空球；將得到的納米中空球在一定溫度，氬氣和氫氣的混合氣中進行碳化，得到C@SnO_{x(x＝0，1，2)}@C的介孔狀納米中空球，本發明所用原料廉價，制備操作簡單。

技術領域

本發明涉及動力電池材料技術領域，特別涉及一種C@SnO_x(x＝0,1,2)@C介孔狀納米中空球結構的制備與應用。

背景技術

能源危機與環境污染問題一直以來是影響經濟可持續發展的重要議題。因此尋找新的能源成為亟待解決的問題，此時二次動力電池進入了我們的視野。為獲得高的能量密度，位于元素周期表左上方的金屬鋰成為了當今二次電池的第一選擇，其極負的標準電極電位(-3.04V)意味著其與正極組成全電池后，電池具有高的電壓輸出；而鋰金屬是最輕的金屬，這又意味著具有較高的比容量。能量＝比容量×電壓，因此鋰相關電池技術能量密度在現行電池中幾乎是最高的。此外，鋰離子電池還擁有體積小的優點。因此其在90年代的產業化后迅速推進了智能手機、相機、筆記本電腦和電動汽車等諸多領域的革命性發展。但是鋰的含量僅占地殼總含量的0.017％，隨著使用的量增大，鋰又不足，鋰的價格越來越高，而同一主族的鈉和鉀的含量分別為2.09％和2.36％，價格比鋰低得多。此外鋰電池發展到現在似乎遇到了一個“瓶頸期”，能量密度提升緩慢，成本下降并不迅速，而且在快充、適應溫度范圍、更大規模部署應用(電動汽車、儲能)以及資源豐度方面都已經遇到了挑戰。因此人們一直在尋找一種新的二次電池技術彌補鋰電的不足，鉀離子電池受到了關注。

鉀離子電池的研究還處于初級階段，是研究的熱點，相關報道也逐年增加。鉀離子半徑(0.98)大于鋰離子半徑(0.69)，使得在充放電過程中鉀離子擴散所需克服的勢壘更大，從而使擴散速率大大降低。且已經商品化的負極材料石墨層間距過小，不合適脫嵌鉀離子，故需要尋找合適的電池負極儲鉀材料。二氧化錫是一種重要的鋰離子電池負極材料，它具有較高的理論容量(783Amh·g^-1)，是商業化碳負極材料理論容量的2倍多，較之于其他氧化物半導體材料具有高電導率(大約21.1Ω·cm) 以及較高電子遷移率(大約100～200cm²·V^-1·S^-1)，但是其在充放電過程中的體積膨脹可以達到原來的3倍，易于粉末化或者團聚，使得組成的鉀離子電池的循環性能相對較差。因此在其表面進行碳的包覆，利用碳球提供的空間緩解SnO_{X(X＝0，1，2)}的體積膨脹，此外還提高了復合材料的導電性能，有利于鉀離子快速嵌入與脫出，而且也提高了電池循環穩定性，延長電池壽命。這在動力鉀離子電池負極材料中具有很大的潛在應用價值。同時該材料具有無毒，無污染，安全性能高，原材料廣泛等優點。介孔狀納米中空球結構SnO_{X(X＝0，1，2)}具有量子尺寸效應，大的比表面積，高表面活性，介孔狀納米中空球結構SnO_{X(X＝0，1，2)}材料在能量轉換和能量儲存設備等諸多領域有廣泛的應用前景，因此成為研究的熱點。

C@SnO_{x(x＝0，1，2)}@C鉀離子電池負極活性材料，其制備方法及相關研究工作目前還未見報道。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種C@SnO_x(x＝0,1,2)@C 介孔狀納米中空球結構的制備與應用，選用一種模板溶劑熱法制作介孔狀納米中空球狀結構，調節反應溫度和時間獲得廉價的鉀離子電池負極材料。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：