[发明专利]一种二氧化锡碳纳米复合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二氧化锡碳纳米复合物及其制备方法与应用，通过对二氧化锡纳米颗粒进行包碳，避免了二氧化锡纳米粒子的团聚作用，减少了二氧化锡循环中的体积膨胀效应，制得的二氧化锡尺寸小，比表面积大，活性位点多。采用所述二氧化锡碳纳米复合物与铝负极材料匹配成的铝离子电池拥有高放电容量、高倍率性能以及高循环寿命。

技术领域

本发明属于化学电源技术，具体涉及一种二氧化锡碳纳米复合物及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池(LIBs)已经在便携式电子设备，电动汽车和电网等能源领域中取得了巨大的成功，然而，由于锂成本高、安全性不佳，尤其是资源有限的原因，目前锂离子电池的应用仍然存在很多亟待解决的问题。目前关于二次电池的研究重点在于开发低成本、高安全性、高能量密度的电池，如锌离子电池，钠离子电池，镁离子电池和铝离子电池。其中，铝离子电池(AIB)由于价格低廉，资源丰富，安全性好而备受关注。Al³⁺由于其三价性质，在电化学反应中转移了三个电子，这导致了铝离子电池的高比容量(2980Ah kg^-1)。然而，还有一些亟待解决的关键问题，其中最重要的就是寻找合适的正极材料。大多数AIB正极材料存在着放电容量低(约为100mAh g^-1)，长期循环稳定性差(小于200圈稳定循环)，容量衰减等问题，因此研究高容量高稳定性的正极材料仍然具有挑战性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种适用于铝离子电池正极的二氧化锡碳纳米复合物及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种二氧化锡碳纳米复合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)取SnCl₄·5H₂O晶体溶于去离子水水中，将得到的水溶液加热至190～230℃，保持18～72小时，得到第一混合液，冷却至室温；

(2)向步骤(1)冷却后的第一混合液中加入葡萄糖，搅拌溶解后，加热至190～230℃保持18～24小时，得到第二混合液，冷却至室温；

(3)将步骤(2)冷却后的第二混合液离心，取沉淀物冷却至室温，然后置于500～800℃，氩气气氛中煅烧3～10h，得到二氧化锡碳纳米复合物。

其中，步骤(1)中，所述得到的水溶液是指将1～5g SnCl₄·5H₂O晶体溶于100～150mL去离子水水中。

步骤(1)得到的第一混合液冷却离心得到的是白色的二氧化锡纳米结晶沉淀。

步骤(2)中，所述葡萄糖的加入量与SnCl₄·5H₂O晶体的质量比为(10～20):(1～5)，优选10:1。

步骤(2)中，搅拌一方面使得加入的葡萄糖溶解，另一方面能够使得步骤(1)得到的二氧化锡纳米结晶均匀的分散于溶液中。所述第二混合液为棕色至黑色的纳米级碳包覆二氧化锡颗粒分散液。

步骤(3)中，所述离心的条件为500～10000转/分钟。

所得到的二氧化锡碳纳米复合物颗粒粒径在50～80nm之间，粒径较为均一。

上述制备方法得到的二氧化锡碳纳米复合物也在本发明的保护范围之内。