[發(fā)明專利]一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910670899.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN110391408B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志遠(yuǎn);董康澤;羅紹華;劉延國(guó);王慶;張亞輝;郝愛民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)秦皇島分校
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，混合和干燥：

(1)按摩爾比，將NaCl：碳源：錫源：能與錫形成合金的可溶性鹽混合，用去離子水溶解，并對(duì)溶液進(jìn)行磁力攪拌；按摩爾比，錫源中的錫元素與可溶性鹽中金屬元素摩爾數(shù)之和：氯化鈉的摩爾數(shù)為1:(100～500)；錫源中的錫元素與可溶性鹽中金屬元素摩爾數(shù)之和：碳的摩爾數(shù)為1:(10～80)；能與錫形成合金的可溶性鹽的摩爾數(shù)用量確定方法為：錫元素與可溶性鹽中金屬元素常溫下形成錫基合金，根據(jù)錫基合金相圖確定錫基合金的組成，然后確定可溶性鹽中金屬元素與錫源中錫元素的摩爾比；

(2)將溶液在-60～-10℃中冷凍，完全凍實(shí)后，再進(jìn)行冷凍真空干燥；

步驟2，熱處理：

將冷凍干燥后的材料進(jìn)行熱處理，在混合氣體保護(hù)下，在550℃～800℃保溫2h～8h，冷卻至室溫，制得粉末A；

步驟3，洗滌

(1)將粉末A用去離子水反復(fù)洗滌、過濾，直至徹底除去產(chǎn)物中NaCl為止；將洗滌干凈的粉末在60～80℃的烘箱中烘干，得到粉末B；

(2)再將洗滌干凈的粉末B在鹽酸或硝酸中浸泡2～5天，用去離子水再次反復(fù)洗滌得粉末C；

所述鹽酸的摩爾濃度為1～10％；所述硝酸的摩爾濃度為1～10％；

步驟4，烘干：

將粉體C在60～80℃烘干，制得內(nèi)嵌錫基氧化物的電池復(fù)合負(fù)極材料；

所述內(nèi)嵌錫基氧化物的電池復(fù)合負(fù)極材料，是由碳包覆的納米錫基氧化物顆粒和熱解碳復(fù)合而成，碳包覆的納米錫基氧化物顆粒均勻內(nèi)嵌在熱解碳上；所述的納米錫基氧化物顆粒，其顆粒直徑為2～5nm；所述的碳包覆層厚度為1～5nm；所述的熱解碳為三維多孔網(wǎng)狀碳結(jié)構(gòu)；所述的電池復(fù)合負(fù)極材料在鉀離子半電池測(cè)試中，在50～2000mAg^-1的電流密度下，首次充電可逆容量為300～500mAh·g^-1，經(jīng)過20～100次循環(huán)后，容量為150～290mAh·g^-1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，碳源為檸檬酸、蔗糖、葡萄糖、淀粉、維C中的一種或多種；所述的錫源為氯化亞錫。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述的錫基合金含有Cu、Ni、Co或Fe中的一種或多種元素；能與錫形成合金的可溶性鹽為銅鹽、鎳鹽、鈷鹽或鐵鹽中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，去離子水用量≥NaCl的溶解度，即NaCl完全溶清；磁力攪拌時(shí)間為3～12h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，采用冰箱進(jìn)行冷凍，冷凍溫度為-60℃～-10℃；采用冷凍干燥機(jī)進(jìn)行低溫真空干燥，溫度≤-40℃，真空度≤40pa。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，升溫速率為5～20℃/min；混合氣體為氫氣與惰性氣體的混合氣體，氫氣為載氣；其中，惰性氣體氮?dú)狻鍤饣蚝庵械囊环N或多種，惰性氣體流量為200～500mL/min，氫氣與惰性氣體流量比為2:1；通入惰性氣體30～60min以排除空氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌錫基氧化物的熱解碳電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，采用烘箱烘干。