[發明專利]一種二氧化錫碳納米復合物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811474688.1
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109378464B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 周東山;陸紅燕;萬遠鑫;汪天一;薛奇;王曉亮;陳葳;江偉;季青
• 申請（專利權）人: 南京大學;南京大學深圳研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/485;H01M10/054
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

本發明公開了一種二氧化錫碳納米復合物及其制備方法與應用，通過對二氧化錫納米顆粒進行包碳，避免了二氧化錫納米粒子的團聚作用，減少了二氧化錫循環中的體積膨脹效應，制得的二氧化錫尺寸小，比表面積大，活性位點多。采用所述二氧化錫碳納米復合物與鋁負極材料匹配成的鋁離子電池擁有高放電容量、高倍率性能以及高循環壽命。

技術領域

本發明屬于化學電源技術，具體涉及一種二氧化錫碳納米復合物及其制備方法與應用。

背景技術

鋰離子電池(LIBs)已經在便攜式電子設備，電動汽車和電網等能源領域中取得了巨大的成功，然而，由于鋰成本高、安全性不佳，尤其是資源有限的原因，目前鋰離子電池的應用仍然存在很多亟待解決的問題。目前關于二次電池的研究重點在于開發低成本、高安全性、高能量密度的電池，如鋅離子電池，鈉離子電池，鎂離子電池和鋁離子電池。其中，鋁離子電池(AIB)由于價格低廉，資源豐富，安全性好而備受關注。Al³⁺由于其三價性質，在電化學反應中轉移了三個電子，這導致了鋁離子電池的高比容量(2980Ah kg^-1)。然而，還有一些亟待解決的關鍵問題，其中最重要的就是尋找合適的正極材料。大多數AIB正極材料存在著放電容量低(約為100mAh g^-1)，長期循環穩定性差(小于200圈穩定循環)，容量衰減等問題，因此研究高容量高穩定性的正極材料仍然具有挑戰性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種適用于鋁離子電池正極的二氧化錫碳納米復合物及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明采取的技術方案如下：

一種二氧化錫碳納米復合物的制備方法，包括如下步驟：

(1)取SnCl₄·5H₂O晶體溶于去離子水水中，將得到的水溶液加熱至190～230℃，保持18～72小時，得到第一混合液，冷卻至室溫；

(2)向步驟(1)冷卻后的第一混合液中加入葡萄糖，攪拌溶解后，加熱至190～230℃保持18～24小時，得到第二混合液，冷卻至室溫；

(3)將步驟(2)冷卻后的第二混合液離心，取沉淀物冷卻至室溫，然后置于500～800℃，氬氣氣氛中煅燒3～10h，得到二氧化錫碳納米復合物。

其中，步驟(1)中，所述得到的水溶液是指將1～5g SnCl₄·5H₂O晶體溶于100～150mL去離子水水中。

步驟(1)得到的第一混合液冷卻離心得到的是白色的二氧化錫納米結晶沉淀。

步驟(2)中，所述葡萄糖的加入量與SnCl₄·5H₂O晶體的質量比為(10～20):(1～5)，優選10:1。

步驟(2)中，攪拌一方面使得加入的葡萄糖溶解，另一方面能夠使得步驟(1)得到的二氧化錫納米結晶均勻的分散于溶液中。所述第二混合液為棕色至黑色的納米級碳包覆二氧化錫顆粒分散液。

步驟(3)中，所述離心的條件為500～10000轉/分鐘。

所得到的二氧化錫碳納米復合物顆粒粒徑在50～80nm之間，粒徑較為均一。

上述制備方法得到的二氧化錫碳納米復合物也在本發明的保護范圍之內。