[發明專利]一種制備納米SnO2

有效

• 申請號: 202011633025.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112794360B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 徐桂英;王尚坤;周衛民;王坤;王英新;高占先;安百剛
• 申請（專利權）人: 雞西市唯大新材料科技有限公司;遼寧科技大學
• 主分類號: C01G19/02
• 分類號: C01G19/02;C01B32/05;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 徐喆

本發明涉及一種制備納米SnOsubgt;2/subgt;/GC復合負極材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：a)將明膠溶液逐滴加入到錫鹽溶液中并攪拌均勻，而后滴加氨水溶液至生成粘稠狀白色固體后終止攪拌；b)80±2℃恒溫干燥，轉移至管式爐炭化熱處理，制得目標產物SnOsubgt;2/subgt;/GC復合材料。優點是：采用明膠、錫鹽作為原料制備納米SnOsubgt;2/subgt;/GC復合負極材料，降低了生產成本，簡化了生產工藝，獲得了較好的循環穩定性和倍率性能，使其能夠適用于工業化生產。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制造領域，涉及一種制備納米SnO₂/GC(明膠碳)復合負極材料的方法。

背景技術

隨著人民環保意識的提高，可再生能源逐漸取代傳統化石能源。鋰離子電池作為重要的儲能設備，具有能量密度和功率密度高，電壓高,成本低的優勢極大地提高了鋰離子電池儲能設備的普適性，被廣泛應用在便攜式電子設備、可穿戴柔性設備、電動汽車和儲能電網等領域。目前應用最廣的負極材料仍然是石墨，然而相對較低的理論嵌鋰容量(372mAh/g)和差的倍率性能限制了其在商業化能源存儲系統的應用。因此，為了提高鋰離子電池的容量、循環壽命和循環穩定性，開發新的負極材料至關重要。

SnO₂由于具有高的理論比容量(1492mAh/g)、適當的嵌鋰電壓平臺、儲量豐富和價格低廉的特點可作為替代石墨的鋰離子電池負極材料。但是SnO₂本身在充放電過程中發生巨大的體積變化，能引起晶格坍塌材料粉化，且其導電性較差，故最終導致較差的循環性能和倍率性能。此外，當以單純的納米SnO₂作為電極材料，受到自身顆粒小，比表面積大的影響，材料容易團聚成尺度更大的二次顆粒，極大地影響材料的電化學性能。為了解決這一問題，許多研究者制備了具有不同納米結構的SnO₂，并通過減小SnO₂的晶體尺寸和調控骨架結構提高SnO₂的電化學性能。例如，liu等人以NaF作為形貌控制劑，采用一步水熱法合成了具有定向錐狀結構的SnO₂納米粒子殼空心球，其作為負極材料在0.1A/g的電流密度下循環100次仍有758mAh/g的可逆容量。Wang等人采用無表面活性劑的一步水熱反應制備了由八面體納米SnO₂結構自組裝的多孔微球，在0.5A/g的電流密度下循環50次仍有690mAh/g的可逆容量。雖然這些具有獨特形貌結構的納米SnO₂可以減緩容量的下降，但是單純的納米化和形貌設計并不能從根本上解決SnO₂在循環過程中的巨大體積變化，隨著循環次數的增加，體積變化帶來的機械應力逐漸增強，最終導致SnO₂的結構坍塌，電化學性能變差。針對這一現象，科研工作者利用碳材料具有良好的導電性和機械性能，既能作為負極結構的支撐骨架，避免應力的擠壓破壞電極結構的完整性，同時良好的導電性也增強了電子的轉移速率，可以有效改善SnO₂的電化學性能，于是提出將SnO₂與碳材料復合制備SnO₂/碳復合材料，Courtel等人以石墨碳作為碳源，利用原位多元醇微波輔助技術合成了nano-SnO₂/C復合材料，在0.2A/g的電流密度下循環100圈后仍有370mAh/g的容量。這種SnO₂-碳復合的方法的確提高了SnO₂作為鋰離子電池負極材料的容量和循環穩定性，但在長期的循環過程中仍然有容量下降的趨勢，且由于合成技術復雜繁瑣，很難在工業生產中得到實際的應用。為了確保SnO₂/碳復合負極材料在鋰離子電池中的工業生產，必須堅持在低成本、高效率的同時提高SnO₂的電化學性能。因此，急需一種低成本且操作簡單的制備SnO₂/C復合材料的方法。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種制備納米SnO₂/GC復合負極材料的方法，降低生產成本，簡化工藝，提高鋰離子電池負極材料的循環穩定性和倍率性能。