[發明專利]一種錫碳負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810704763.2
• 申請日: 2018-06-30
• 公開（公告）號: CN108899503A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州思創源博電子科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
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本發明公開了一種錫碳負極材料的制備方法，所述方法采用的氧化錫為納米級纖維狀，其單個纖維上布滿均勻的貫通孔，有效地抑制氧化錫的體積膨脹收縮，在同等條件下，可嵌入更多地鋰離子，提高電池的能量密度；本發明將腐植酸用于負極材料碳包覆劑，負極材料Sn/C比容量高，循環性能和倍率性能優良。

技術領域

本發明涉及電池材料領域，具體涉及一種錫碳負極材料的制備方法。

背景技術

現代工業的飛速發展，人類對于能源的需求日益增大。目前世界所利用能源的85％來自于化石原料(煤、石油、天然氣等)，這些原料是不可再生的，其造成的環境污染也在不斷加劇。因此，綠色能源及其材料的研制開發，對于實現二十一世紀可持續發展戰略，緩解能源危機和減輕環境污染壓力都具有非常重要的意義。

鋰電池，是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高，所以，鋰電池長期沒有得到應用，隨著技術的發展，現在鋰電池已經成為了主流。鋰電池大致可以分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態的鋰，并且是可以充電的。鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料。

然而，石墨的理論嵌鋰最大容量僅為372mAh/g，且首次不可逆損失大、倍率放電性能差，另外，在鋰離子嵌入時，電解液的部分溶劑也會跟隨嵌入，容易發生結構的變化。顯然不能滿足車用鋰離子電池大功率、高容量的要求。因此，在鋰電池領域，目前急需負極材料的更新換代。

已有研究表明，納米過度金屬氧化具有較高的理論比容量，而且容量保持率高，如硅、鈦、錫等的氧化物成為研究的熱點。但這類過渡金屬氧化物材料在鋰離子嵌入和脫出的過程中會有較大的體積膨脹和收縮變化，從而導致電極材料的粉化，進而與集流體失去電接觸，極大的影響了此類材料的循環性能以及應用。

發明內容

本發明提供一種錫碳負極材料的制備方法，所述方法采用的氧化錫為納米級纖維狀，其單個纖維上布滿均勻的貫通孔，有效地抑制氧化錫的體積膨脹收縮，在同等條件下，可嵌入更多地鋰離子，提高電池的能量密度；本發明將腐植酸用于負極材料碳包覆劑，負極材料Sn/C比容量高，循環性能和倍率性能優良。

為了實現上述目的，本發明提供一種錫碳負極材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備納米氧化錫材料

將粉末狀的氯化鉀與錫粉以質量比10：（150-200）混合均勻，然后送入螺桿擠壓機，設置螺桿擠出壓機的溫度為240-250℃，通過螺桿的旋轉剪切、分散使氯化鉀研磨形成晶粒并均勻分散于半熔融狀態的錫中形成摻雜錫；

將到的摻雜錫趁熱送入高溫高壓均質機，設置溫度為350-360℃，高壓氣體為氮氣，通過均質機高溫高壓，使摻雜錫形成噴射流進入高電壓靜電紡絲，得到徑向為納米級別的納米線；

將得到的納米線送入二階式流化床，設置第一階流化床溫度在170-200℃之間，通過充足的空氣使納米線在完全懸浮狀態下表面快速氧化，反應20-40s，形成表面氧化的納米線；然后進入第二階流化床，設置第二階流化床溫度在820-840℃之間，通過充足的空氣使納米線在完全懸浮狀態下快速氧化，在此條件下摻雜于錫的氯化鉀晶粒熔融形成晶粒缺陷孔，同時錫被氧化，從而使得氧化錫納米線布滿均勻的貫通孔；

將得到的物料用去離子水清洗，除去殘余的氯化鉀，烘干、細化，得到納米氧化錫；

（2）將市售固體腐植酸加入1-1.5mol/L的氫氧化鉀溶液，腐植酸與氫氧化鉀溶液的質量比為1：（3-5），60-65℃攪拌20-40min，離心分離，取上清液并調至pH=2-3，靜置12-14h，沉淀物經干燥，即得精制后的腐植酸；