[發(fā)明專(zhuān)利]碳包覆空心膠囊狀硫化亞錫/銅錫雙金屬硫化物復(fù)合材料的制備方法以及鋰電池負(fù)極和電池

有效

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• 申請(qǐng)日: 2020-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111960459B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷翠萍;溫梓瑩;陸曉晶;黃家銳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01G19/00
• 分類(lèi)號(hào): C01G19/00;C01B32/05;H01M4/136;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發(fā)明公開(kāi)了碳包覆空心膠囊狀硫化亞錫/銅錫雙金屬硫化物復(fù)合材料的制備方法以及鋰電池負(fù)極及電池，首先制備得到納米棒狀羥基錫酸銅前軀物，再將其與葡萄糖、硫脲混合并經(jīng)水熱反應(yīng)合成空心膠囊狀SnS/Cu₂SnS₃納米材料，最后，以三羥甲基氨基甲烷和酸液調(diào)節(jié)溶液的pH至6～10，將多巴胺包覆到空心膠囊狀SnS/Cu₂SnS₃納米復(fù)合材料的表面，再對(duì)其進(jìn)行高溫碳化處理，將多巴胺轉(zhuǎn)變成碳層，制得SnS/Cu₂SnS₃@C，其為表面包覆有碳材料的納米片組裝而成的空心膠囊狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能很好地緩解由于循環(huán)過(guò)程中體積膨脹而引起活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)坍塌的現(xiàn)象，由其作為活性物質(zhì)制備的鋰電池負(fù)極進(jìn)而組裝成的鋰離子電池具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，在電流密度為100mAh g^?1時(shí)，循環(huán)300次后電池容量仍然高達(dá)928mAh g^?1。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳包覆空心膠囊狀硫化亞錫/銅錫雙金屬硫化物復(fù)合材料的制備方法以及鋰電池負(fù)極及電池。

背景技術(shù)

相對(duì)于一些傳統(tǒng)電池如鉛酸蓄電池而言，鋰離子電池具有充放電效率高，能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。目前市面上的電子數(shù)碼產(chǎn)品、電動(dòng)汽車(chē)的電源均有著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是更容易滿足未來(lái)科技水平發(fā)展及市場(chǎng)客觀需求的能量供給者，為了提高鋰離子電池的容量，亟需開(kāi)發(fā)具有高容量的負(fù)極活性材料。

常見(jiàn)的負(fù)極活性材料主要有：碳材料、硅基及其復(fù)合材料、錫基及其氧化物、金屬硫化物材料等。其中，金屬硫化物作為氧化還原機(jī)制類(lèi)的負(fù)極材料，有著較高的理論比容量和首圈庫(kù)倫效率，是新一代鋰離子電池的理想負(fù)極材料。然而，較差的導(dǎo)電性以及循環(huán)過(guò)程中較大的體積膨脹率，限制了金屬硫化物在鋰離子電池負(fù)極材料方面的發(fā)展。因此，有必要開(kāi)發(fā)容量更大、性能更加優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料。

Cu₂SnS₃是一種低毒性、自然含量豐富的三元合金，與鋰離子電池負(fù)極材料中的其他Cu/Sn基硫化物相比，具有較高的比容量和優(yōu)越的能量密度。但是，其在反復(fù)充放電的過(guò)程中，卻存在著應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致電極材料粉化，鋰存儲(chǔ)容量銳減，循環(huán)性能惡化等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種碳包覆空心膠囊狀硫化亞錫/銅錫雙金屬硫化物復(fù)合材料(SnS/Cu₂SnS₃@C)及其制備方法。首先制備得到納米棒狀羥基錫酸銅前軀物；再將其與葡萄糖、硫脲混合并經(jīng)水熱反應(yīng)合成空心膠囊狀SnS/Cu₂SnS₃納米材料，最后，以三羥甲基氨基甲烷和酸液調(diào)節(jié)溶液的pH至6～10，將多巴胺包覆到空心膠囊狀SnS/Cu₂SnS₃納米復(fù)合材料的表面，然后對(duì)包覆后的材料進(jìn)行高溫碳化處理，將多巴胺轉(zhuǎn)變成碳層，制得SnS/Cu₂SnS₃@C，其為表面包覆有碳材料的納米片組裝而成的空心膠囊狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能很好地緩解由于循環(huán)過(guò)程中體積膨脹而引起活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)坍塌的現(xiàn)象，進(jìn)而提高鋰離子電池的循環(huán)性能。

本發(fā)明提供了一種由所述碳包覆空心膠囊狀SnS/Cu₂SnS₃納米復(fù)合材料作為活性物質(zhì)制備得到的鋰離子電池負(fù)極和鋰離子電池，該電池具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，在電流密度為100mAh g^-1時(shí)，循環(huán)300次后電池容量仍然高達(dá)928mAh g^-1。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種碳包覆空心膠囊狀SnS/Cu₂SnS₃納米復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：