[发明专利]SiO2@SnO2包覆结构锂离子负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于新能源领域，公开了一种SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料及其制备方法和应用。该负极材料是由SnO₂和SiO₂组成的复合材料；SnO₂包覆分散在SiO₂表面形成包覆形貌结构。该制备方法通过一步水热法制备出包覆结构锂离子负极材料SiO₂@SnO₂。本发明的制备工艺简单，且合成出的复合负极材料SiO₂@SnO₂具有循环性能优良等特点。

技术领域

本发明属于新能源领域，特别涉及一种SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子产品和电动汽车的发展，市场对高容量、高能量密度、循环性能稳定和寿命长的锂离子电池具有很大的需求。在锂离子电池的发展过程中，负极材料是锂离子电池发展的关键之一，传统的碳质负极材料虽然寿命较长，成本低，但比容量低(理论容量为372mA h g^-1)，难于满足市场的需求，这严重制约了锂离子电池的发展。通过研究，锡基材料能与锂形成合金,具有更高的理论容量，被认为是替代传统碳质材料的潜在电极材料。其中SnO₂具有高的容量(782 mA h g^-1)、成本低、资源丰富而倍受青睐。

然而，SnO₂作为锂离子电池负极材料也具有一定缺陷，例如充放电过程中会有明显的体积膨胀而导致电极材料脱落、开裂，使得电池的循环性能比较差，另外，SnO₂的导电性较差。为了改善SnO₂的电化学性能，人们从制备方法的改进和掺杂改性等方面进行了研究，而碳包覆结构和中空结构将能有效解决SnO₂体积膨胀的问题并能提高负极材料的导电性。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料。该材料具有包覆结构，且具有比较好的循环性能。

本发明的再一目的在于提供上述SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料的制备方法。该方法采用一步水热法。

本发明的又一目的在于提供上述SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料的采用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料，该负极材料是由SnO₂、SiO₂组成的复合材料；SnO₂纳米颗粒分散在SiO₂球状颗粒上形成包覆结构。

上述SiO₂@SnO₂包覆结构锂离子负极材料的制备方法，按照以下操作步骤：

(1)按照每0.69g的SiO₂粉末加入1L无水乙醇的比例，量取无水乙醇，再把SiO₂粉末分散在无水乙醇中，超声分散30～90min，得到混合溶液；

(2)再称取五水四氯化锡，加入到混合溶液中，常温下磁力搅拌5～15min；所述五水四氯化锡的质量是SiO₂粉末的8倍；

(3)将混合溶液倒入到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，然后放到真空干燥箱里，在160～200℃下水热反应12～24h；

(4)待反应釜的温度降到室温，通过离心收集产物，并用无水乙醇清洗；