[发明专利]一种锂离子电池负极材料Sn/C及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学材料领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料Sn/C及其制备方法。

背景技术

当今，锂离子电池在社会发展中的作用越来越高。因此，开发高性能、绿色环保的电极材料成为锂离子电池的研究热点。目前锂离子电池负极材料以石墨化碳材料为主，但碳材料存在以下不足：（1）首次放电过程中生成SEI膜，造成不可逆容量损失，甚至引起碳电极内部结构变化和接触不良；（2）高温时因为保护层的分解，导致电池失效或引起安全性事故；（3）单位体积容量相对较低。由于金属、金属氧化物及其复合材料具有高的比容量，因此它们成为锂离子电池负极材料的替代品，具有较大的发展潜力。

金属锡可作为负极材料用于锂离子电池中，且具有储存容量高，寿命长、以及安全性好等优点。国内针对锡基锂离子电池负极材料展开了大量的研究。例如朱广燕等在“一种锂离子电池负极用锡碳复合材料及其制备方法和锂离子电池”(CN102255079A)中，设计了一种以多孔高分子酚醛树脂为基础，颗粒尺寸细小、结合强度高、高比容量、电化学性能稳定的锡碳复合材料。李溪等在“锂离子电池石墨化中孔碳锡复合负极材料”(CN104577075A)中，以中孔氧化硅为模板、植物油为碳前驱体、水合氯化锡为锡源，制得锡碳复合负极材料。田东在“一种锂离子电池锡碳复合负极材料的制备方法”(CN104835946A)中，设计了一种包含锡、镍、氧、碳复合材料，该复合材料避免了金属锡在高温热处理后存在巨大的团聚现象，抑制了金属锡的体积膨胀收缩，当该复合材料用作锂离子电池负极时,表现出良好的循环性能。王洁平等在“一种锂离子电池锡基复合负极材料及其制备方法”(CN103137951A)中，通过喷雾造粒将金属锡粉、石墨、分散剂和水制备成锡碳复合材料，再将其与导电聚合物混合，得到一种比容量高，循环性能好的锡基复合负极材料。

腐植酸是经过一系列的生化反应生成的一类天然有机高分子物质，其特点是分布广泛，储存量大，含碳量高，性质稳定。殷娇等在“以腐植酸为原料制备活性炭材料的方法及其应用” (CN103641117A)中，采用腐植酸作为碳源获得的多孔活性炭材料具有丰富的孔洞结构、较大的比表面积，用于在制备净水剂或超级电容器电极材料。蒋晨光等以印尼褐煤为原料制备腐植酸基层次孔炭电极材料，研究了不同碱碳比下孔径分布及对其作为超级电容器电极材料电化学性能的影响。张亚飞、郭丽玲、黄光许、王力等分别从不同方面研究了以腐植酸为原料制备超级电容器活性材料，并对其电化学性能进行测试和分析。以腐植酸作为电池负极材料碳包覆材料，廉价易得，绿色环保，性质稳定，但国内尚无对腐植酸作为锂电池电极材料碳源的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池负极材料Sn/C及其制备方法，具有原料廉价易得，制备方法简便，负极材料Sn/C比容量高，循环性能和倍率性能优良等特点。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种锂离子电池负极材料Sn/C的制备方法，所述负极材料Sn/C采用固相还原法，以精制后的腐植酸作为碳包覆剂和还原剂，将纳米SnO₂还原制备而成，具体为：将精制后的腐植酸加入0.5~1mol/L的NaOH溶液中，加热、搅拌至固体完全溶解；再加入纳米SnO₂，搅拌、加热使水分完全蒸发得到固体，将固体研磨至粉状；再在900-1000℃、N₂和/或Ar的氛围中煅烧2-4h，离心、洗涤、干燥，即得。

进一步地，所述纳米SnO₂的制备过程如下：将Na₂SnO₃·3H₂O加入蒸馏水中，以Na₂SnO₃·3H₂O计，加入1~5wt%的尿素，搅拌至固体完全溶解，加入无水乙醇，继续搅拌至呈现淡乳白色；再在150-170℃下反应24-36h，自然冷却至室温，离心、洗涤、真空干燥，得到纳米SnO₂。

Na₂SnO₃·3H₂O与蒸馏水的质量比为1︰（10~20）。

每3~4gNa₂SnO₃·3H₂O加入10-20mL无水乙醇。