[發(fā)明專利]一種碲化錫基電極材料及其制備方法與鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011090532.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112234189A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任祥忠;陳煥輝;李永亮;孫靈娜;鄧立波;張黔玲;米宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M4/04;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本發(fā)明公開一種碲化錫基電極材料及其制備方法與鋰離子電池。電極材料制備方法包括步驟：以塊狀碲化錫、石墨和碳納米管作為原料，將所述原料混合在球磨罐中，然后加入球磨珠；隨后在保護(hù)氣氛下，進(jìn)行球磨，得到電極材料。本發(fā)明通過簡單的球磨方法制備得到SnTe?CNT?G電極材料，該材料結(jié)構(gòu)本身由超細(xì)少層的SnTe納米片錨定在三維分層碳框架上，不僅具有較高的電導(dǎo)性能，良好的電化學(xué)氧化還原活性，還具有優(yōu)異的電化學(xué)穩(wěn)定性，是一種優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料；其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢使得碲化錫的性能優(yōu)勢得到極大的展現(xiàn)，并且顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)碳框架的引入極大提高了材料的導(dǎo)電性，促進(jìn)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碲化錫基電極材料及其制備方法與鋰離子電池。

背景技術(shù)

開發(fā)高容量密度的可充電電池是滿足能源系統(tǒng)不斷增長的需求的關(guān)鍵。盡管鋰離子電池在便攜式電子市場中取得了商業(yè)上的成功，但由于商業(yè)化石墨陽極的理論容量低，鋰離子電池的應(yīng)用在許多領(lǐng)域仍然受到限制。因此，迫切需要開發(fā)具有高能量密度和長循環(huán)壽命的新型負(fù)極材料。

拓?fù)浣^緣體SnTe具有窄帶隙(0.18eV)，在各種電子設(shè)備中顯示出廣泛的應(yīng)用前景。另外，元素Te具有最大的金屬特性(2×10^-4mS·m^-1)，使SnTe具有極高的導(dǎo)電性。此外，SnTe具有典型的分層結(jié)構(gòu)，為Li⁺的快速擴(kuò)散提供了出色的結(jié)構(gòu)靈活性。更重要的是，SnTe的密度(6.445g·cm^-3)遠(yuǎn)高于其他基于Sn的材料，這使得SnTe用作鋰離子電池電極時(shí)具有很大的體積容量。但是，與其他合金型負(fù)極材料相似，SnTe的實(shí)際應(yīng)用仍然受到其固有的大體積變化的限制，導(dǎo)致活性顆粒被粉化，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(SEI)層，因此導(dǎo)致不良的電化學(xué)性能。設(shè)計(jì)具有短而有效的Li⁺離子和電子路徑的穩(wěn)定電極結(jié)構(gòu)，與電解質(zhì)的大接觸面積并減輕顯體積變化是解決這些問題的關(guān)鍵。

到目前為止，僅有少量關(guān)于過渡金屬碲化物電極材料的報(bào)道，而關(guān)注其電化學(xué)性能和反應(yīng)機(jī)理的研究更少。此外，拓?fù)洳牧蠈娱g電子傳輸問題仍然無法很好地解決，這限制了此類材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。

因此，現(xiàn)有技術(shù)仍有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種碲化錫基電極材料及其制備方法與鋰離子電池，旨在解決現(xiàn)有碲化物電極材料導(dǎo)電性不足、循環(huán)過程中出現(xiàn)團(tuán)聚、膨脹及粉化的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種碲化錫基電極材料的制備方法，其中，包括步驟：

以塊狀碲化錫、石墨和碳納米管作為原料，將所述原料混合在球磨罐中，然后加入球磨珠；

隨后在保護(hù)氣氛下，進(jìn)行球磨，得到所述電極材料。

可選地，塊狀碲化錫占原料的質(zhì)量百分比為30～60％。

可選地，石墨占原料的質(zhì)量百分比為30～50％。

可選地，碳納米管占原料的質(zhì)量百分比為0～20％。

可選地，球磨過程中，所述原料的質(zhì)量與球磨珠的質(zhì)量之比為1：(20～40)。

可選地，所述球磨的轉(zhuǎn)速為400～600rpm，所述球磨的時(shí)間為10～20h。

可選地，所述保護(hù)氣氛為氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

一種碲化錫基電極材料，其中，采用如上所述的碲化錫基電極材料的制備方法制備得到。

一種鋰離子電池，包括負(fù)極，其中，所述負(fù)極材料為如上所述的碲化錫基電極材料。