[發明專利]一種Sn4

在審

• 申請號: 202011387194.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112520721A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 俞中毅
• 申請（專利權）人: 桐鄉市昇盛智能設備科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C01B25/08;H01M4/1397;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 嘉興倍創專利代理事務所(普通合伙) 33395
• 代理人: 周闖

本發明涉及鋰離子電池技術領域，且公開了一種Sn₄P₃?N摻雜多孔碳的負極材料，聚吡咯與對苯二甲醛交聯，得到聚吡咯交聯微球，經過碳化，得到氮摻雜多孔碳，具有超高的比表面積，以氯化亞錫為錫源，經過溶劑熱反應，得到N摻雜多孔碳修飾的Sn₄P₃空心球，N原子摻雜，引起多孔碳的結構缺陷，加速表面電子逸出，增強多孔碳導電性，Sn₄P₃空心球均勻分散在N摻雜多孔碳上，進一步提高比表面積，增大與電解液的接觸面積，加速鋰離子的傳輸，提高了倍率性能和理論比容量，Sn₄P₃空心球均勻分散在N摻雜多孔碳的孔隙中，抑制Sn₄P₃空心球的體積變化，使得Sn₄P₃?N摻雜多孔碳的負極材料具有優異的理論比容量、導電性和循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體為一種Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的負極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是一種堿金屬離子二次電池，具有較高的能量密度、無污染、安全等優點，目前商業化鋰離子電池的負極材料主要是石墨，雖然成本較低，但是其比容量較小，隨著人們對于高容量的追求，石墨負極難以滿足人們的需求，因此需要開發一種新的負極材料，來滿足人們對于高儲能的要求。

磷化錫具有無污染、比容量高等優點，在鋰離子電池負極材料上具有廣闊的應用前景，但是其在鋰離子的嵌入和脫出過程中有較大的體積效應，導致電極粉化脫落，使得循環性能和倍率性能不好，且導電性較差，而碳材料具有良好的導電性、體積變化小等優點，在負極材料得到廣泛應用，但是其理論比容量較低，使得其應用受到了限制，因此，我們采用Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的方式來解決上述問題。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的負極材料的制備方法，解決了磷化錫循環性能和倍率性能不好、導電性較差的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的負極材料，所述Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的負極材料制備方法如下：

(1)向反應瓶中加入鹽酸溶液、乙醇、吡咯，攪拌均勻，在冰浴下加入對苯二甲醛，攪拌反應6-12h，在室溫下靜置12-36h，用去離子水洗滌干凈，冷凍干燥，得到聚吡咯交聯微球；

(2)向坩堝中加入氫氧化鉀、聚吡咯交聯微球，充分混合研磨，置于氣氛管式爐中，在氮氣氛圍中650-750℃碳化1-2h，冷卻至室溫，置于稀鹽酸中除去氫氧化鉀，用去離子水洗滌干凈并干燥，得到氮摻雜多孔碳；

(3)向反應瓶中加入乙二醇、氯化亞錫，攪拌均勻，加入硼氫化鈉，攪拌均勻，加入氮摻雜多孔碳、十六烷基三甲基溴化銨，充分攪拌，加入白磷，攪拌均勻，置于反應釜內，在160-200℃下反應12-18h，冷卻至室溫，抽濾，用苯洗滌干凈，再依次用乙醇、去離子水洗滌干凈并干燥，得到Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的負極材料；

(4)向反應瓶中加入N-甲基吡咯烷酮、Sn₄P₃-N摻雜多孔碳的負極材料、聚偏氟乙烯、乙炔黑，三者的質量比為8:1:1，超聲分散均勻，將溶液用刮刀涂布在銅箔上并干燥，得到鋰離子電池負極工作電極。

優選的，所述步驟(1)中吡咯、對苯二甲醛的質量比為15-18:100。

優選的，所述步驟(2)中氫氧化鉀、聚吡咯交聯微球的質量比為150-250:100。