[發明專利]一種鋰離子電池用二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011026752.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112194175B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 何苗;白晨;馮葉鋒
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳娟

本發明提供一種鋰離子電池用二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料及其制備方法和應用。本發明的制備方法為，先將二氧化錫和氧化鋯混合球磨，再加入石墨繼續球磨，即得到二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料，工藝簡單、可操作性強、成本低。且本發明的制備方法制備得到的二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料還具有片狀結構，二氧化錫摻雜氧化鋯均勻地分布在碳上，將該材料用于鋰離子電池中時，使得鋰離子電池在長循環條件下，容量不易衰減；且在更長的循環條件下，還會出現容量回升。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種鋰離子電池用二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著二十一世紀微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。鋰離子電池以其特有的性能優勢已在便攜式電器如手提電腦、攝影機、移動通訊中得到了普遍應用。目前開發的大容量鋰離子電池已在電動汽車中開始使用，預計將成為21世紀電動汽車的主要動力電源之一，并將在人造衛星、航空航天和儲能方面得到應用。而負極材料對鋰離子電池性能的提高起著至關重要的作用。鋰離子電池由于高的能量密度、快速充放電性能、良好的循環壽命、可靠的安全性等特性。

鋰離子電池主要由正負極材料、隔膜和電解液組成，其充放電過程依靠鋰離子在正負極之間可逆的循環嵌入與脫嵌來實現。目前商業化的負極材料主要為碳素材料，如天然石墨、人造石墨、石墨化中間碳微球等，其循環性能較好，但由于理論容量比較低，無法滿足高能量密度鋰離子電池的要求。

二氧化錫作為鋰離子電池材料擁有比容量高、價格低廉和無毒的優點。但是，二氧化錫作為鋰離子電池負極材料存在的最大的問題是在充放電的過程當中存在嚴重的體積膨脹效應，從而使得鋰離子電池容量衰竭過快和循環性能差。因此，對二氧化錫負極材料進行改性是現在負極材料研究的熱門方法。如中國專利CN110336035A(公開日為2019年10月15日)提供了一種二氧化錫/氧化鋁摻雜碳復合材料及其制備方法，在一定程度上解決了現有的鋰離子電池負極材料存在嚴重的體積膨脹效應，提高了電性能，但仍有待提高。

因此，需要開發一種二氧化錫類復合材料的制備方法，使該復合材料用作鋰離子電池材料時，具有較高的電池容量、較好的循環穩定性以及較好的導電性能。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有技術中二氧化錫作為鋰離子電池負極材料存在體積膨脹、循環穩定性差、庫倫效率和倍率性能較差的缺陷，提供一種鋰離子電池用二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料的制備方法。本發明的制備方法，通過二氧化錫和氧化鋯混合進行球磨，再加入石墨進行球磨，得到具二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料。本發明的制備方法工藝簡單，可操作性強，成本低，適用于大規模工業生產。且使用該方法制備得到的二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料中，二氧化錫摻雜氧化鋯均勻地分布在碳上，將該材料用于鋰離子電池中時，使得鋰離子電池在長循環條件下，容量不易衰減；且在更長的循環條件下，還會出現容量回升。

本發明的另一目的在于提供所述制備方法制備得到的二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料。

本發明的另一目的在于提供所述二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料在制備鋰離子電池中的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1.將二氧化錫和氧化鋯混合后進行球磨；

S2.加入石墨繼續進行球磨即得所述二氧化錫/氧化鋯摻雜碳復合材料；

其中，二氧化錫與氧化鋯的摩爾比為1：0.01～0.1。