[發明專利]碳包覆錫納米線陣列負極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011378117.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN114583118A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 金周;黃學杰;閆勇;胡保安;王丕濤
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/134;H01M10/0525;C01B32/05
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 陳培瓊

1.一種碳包覆錫納米線陣列負極材料，其特征在于，其包括導電碳包覆層以及被該導電碳包覆層原位包覆的線狀納米錫或錫合金陣列，其中單質錫或者錫合金占總重量75～95wt％。

2.根據權利要求1所述碳包覆錫納米線陣列負極材料，其特征在于，所述單質錫或者錫合金占總重量80～90wt％。

3.根據權利要求1所述碳包覆錫納米線陣列負極材料，其特征在于，所述線狀納米錫的直徑為20nm～500nm，長度為200nm～50um。

4.根據權利要求1所述碳包覆錫納米線陣列負極材料，其特征在于，所述錫合金為錫鋁合金、錫銅合金、錫銀合金、錫銻合金和錫鎂合金中的一種或多種。

5.一種制備權利要求1-4中任一項所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料的方法，其包括以下步驟：

(1)在泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫鋁、泡沫鈦中的一種或幾種組合的孔洞中加入一種或幾種組合的可溶性錫鹽；若所需是錫合金，則再加入相對應的其他元素的可溶性的鹽，然后再一起移至反應釜中，加入溶劑；

(2)通過水熱法反應或加入共沉淀劑進行共沉淀，接著進行過濾、洗滌、真空烘干后獲得泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫鋁、泡沫鈦中的一種或幾種負載的納米錫化合物或氧化物材料；

(3)對步驟(2)所獲得的泡沫銅、泡沫鎳、泡沫鐵、泡沫鋁、泡沫鈦中的一種或幾種負載的納米錫化合物或氧化物材料進行還原包覆，再去掉泡沫物質，制得碳包覆錫納米線陣列負極材料。

6.根據權利要求5所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇和乙二醇中的一種或多種。

7.根據權利要求5所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的可溶性錫鹽為SnCl₂、SnSO₄、Sn(NO₃)₂、Na₂SnO₂、K₂SnO₂、SnCl₄、Sn(SO₄)₂、Sn(NO₃)₄、Na₂SnO₃、SnC₂O₄或K₂SnO₃。

8.根據權利要求5所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料的方法，其特征在于，所述共沉淀劑為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀或尿素。

9.根據權利要求5-8任意一項所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料的方法，其特征在于，所述還原包覆為化學氣相沉積包覆，化學氣相沉積包覆使用的氣體為乙炔、甲烷、丙烯、甲苯、乙烯中的一種或幾種組合，包覆時的氣體氣流量為100～1500sccm，溫度為500～800℃，時間為30min～10h。

10.一種碳包覆錫納米線陣列負極，其特征在于，其包括集流體、導電添加劑、粘結劑以及權利要求1-4中任一項所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料或者權利要求5-9中任一項所述的碳包覆錫納米線陣列負極材料制備方法制得的碳包覆錫納米線陣列負極材料，所述碳包覆錫納米線陣列負極材料、導電添加劑和粘結劑相混合并負載在所述集流體上。

11.一種鋰離子電池，其包括電池殼體、電極組和電解液，所述電極組和電解液密封在所述電池殼體內，所述電極組包括正極、隔膜和負極，其特征在于，所述負極為權利要求10中所述的碳包覆錫納米線陣列負極。