[發(fā)明專利]一種鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910168017.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109817964B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐誼平;王曾;沈康;侯廣亞;鄭國(guó)渠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 33109 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 尉偉敏<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及負(fù)極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料。所述制備方法包括：1)將配制為預(yù)液，攪拌后向預(yù)液中加水，旋蒸后得到模板液；2)向模板液中加入鈷鹽和尿素，攪拌后進(jìn)行恒溫水熱，水熱完成后冷卻并過(guò)濾出沉淀物；3)對(duì)沉淀物進(jìn)行超聲震蕩，使其均勻分散形成懸濁液，隨后旋蒸并干燥，得到粉末狀的鈷前驅(qū)體；4)將鈷前驅(qū)體、二氧化錫和碳粉混合成為混合粉料，對(duì)混合粉料進(jìn)行高能球磨，制得復(fù)合合金粉末；5)將復(fù)合合金粉末、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合制成漿料涂覆于基體材料表面，烘干壓片即制得鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料。本發(fā)明鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料在電化學(xué)性能上有所提升、使用安全性和使用壽命上有所提升，具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及負(fù)極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著世界人口的快速增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，能源消耗量不斷增加。大力開(kāi)發(fā)和開(kāi)展新能源是可持續(xù)發(fā)展的必然鋰離子電池具有比能量大、工作電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，不僅在手機(jī)、相機(jī)、筆記本等小型電器中得到了廣泛的應(yīng)用，而且在電動(dòng)車、衛(wèi)星、戰(zhàn)斗機(jī)等大型電動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用也備受青睞。鋰離子電池性能的提升和應(yīng)用范圍的拓寬在很大程度上取決于負(fù)極材料性能的提高和成本的下降。目前，商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料通常為碳系材料，如石墨、中間相碳微球等，他們的比容量較低，而且結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，經(jīng)不起大電流充放電。所以雖然現(xiàn)階段的鋰離子電池已經(jīng)基本滿足便攜小型設(shè)備的需要，但電動(dòng)車所需的大型動(dòng)力鋰離子電池所用材料仍需我們的改進(jìn)和研發(fā)。

錫基負(fù)極材料中的二氧化錫作為一種綠色、自然界儲(chǔ)量豐富、有較高理論容量(790mAh·g^-1)的材料，被廣泛應(yīng)用在鋰離子電池負(fù)極材料中，而且二氧化錫價(jià)格低廉，低毒性，對(duì)環(huán)境污染小，可以替代碳材料成為新型鋰電池負(fù)極材料。但是二氧化錫作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)存在著循環(huán)性能差、在充放電過(guò)程中存在著巨大的體積膨脹(在滿負(fù)載電荷時(shí)體積相較于初始狀態(tài)膨脹300％)，反復(fù)的體積劇烈變化會(huì)造成活性材料粉化、脫離導(dǎo)電基底、負(fù)極材料變形、晶體結(jié)構(gòu)被破壞等嚴(yán)重后果，甚至有可能產(chǎn)生較大的安全隱患，并且此類情況在快速、頻繁或者大電流充放電時(shí)，會(huì)很快發(fā)生，鋰電池負(fù)極材料會(huì)更快地崩潰。

此外，在充放電過(guò)程中，二氧化錫與電解液的界面上會(huì)生長(zhǎng)出較厚的SEI膜，SEI膜的存在會(huì)對(duì)鋰離子的移動(dòng)造成阻擋，導(dǎo)致鋰離子的移動(dòng)速度變慢，會(huì)造成首次放電不可逆容量的產(chǎn)生。并且，本身金屬氧化物的電導(dǎo)率不高，這也影響了它的高倍率充放電性能。

因此，提供一種比容量高、鋰離子充放電過(guò)程中體積膨脹小、循環(huán)性能良好的鋰電池負(fù)極材料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有的用于鋰離子電池負(fù)極材料中的錫金屬或錫合金等存在缺陷，導(dǎo)致其存在易損壞、存在安全隱患以及性能不佳等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，其首先要實(shí)現(xiàn)制具有良好電化學(xué)性能和使用壽命的鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料的目的，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步使制備更加高效且環(huán)保，實(shí)現(xiàn)部分物料的可回收利用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，所述鈷錫合金復(fù)合負(fù)極材料的制備方法包括以下制備步驟：

1)將金剛烷和聚乙二醇嵌二段共聚物溶于四氫呋喃配制為預(yù)液，攪拌一段時(shí)間后向預(yù)液中加水，隨后旋蒸去除四氫呋喃，得到模板液；

2)向模板液中加入可溶性鈷鹽和尿素，攪拌一段時(shí)間后置于工業(yè)水熱釜中進(jìn)行恒溫水熱，水熱完成后冷卻并過(guò)濾出沉淀物；

3)將沉淀物置于乙醇中超聲震蕩，使其均勻分散形成懸濁液，隨后旋蒸并干燥，得到粉末狀的鈷前驅(qū)體；

4)將鈷前驅(qū)體、二氧化錫和碳粉按比例混合成為混合粉料，對(duì)混合粉料進(jìn)行高能球磨，高能球磨后制得復(fù)合合金粉末；