[发明专利]珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料及制备方法、半固态负极浆料及半固态锂离子电池

说明书

本发明提供的珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料及制备方法、半固态负极浆料及半固态锂离子电池，本发明以锡盐为原料，蔗糖为碳源，进行一步水热法合成得到，用以作为锂离子电池负极。同时，制备半固态锂离子电池浆料时，加入聚偏氟乙烯作为添加剂，使形成的半固态浆料电极具有更高的稳定性。与传统的锂离子电池电极制备工艺相比，半固态浆料电极的制备过程，无需涂覆、烘干等复杂的制备工艺，有利于大规模的生产与新型电极材料的研发，并且无集流体的特点可以避免活性材料在循环过程中形成裂痕从集流体上脱落造成的容量衰减，从而极大提高电池的使用寿命。

技术领域

本发明属于电池技术领域，属于半固态可充电电池技术领域，具体涉及珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料及制备方法、电池负极浆料及半固态锂离子电池。

背景技术

当前商用锂离子电池负极为石墨，其低的容量、差的稳定性、低纯度带来的副反应多、倍率性能差等问题使得人们急需寻找一种结构稳定、容量高且能适应大电流密度充放电的材料用来代替天然石墨作为可充电锂离子电池负极。

在众多的材料中，二氧化锡因其生产成本低、制备工艺简单、结构稳定、能适应大电流充放电等优点，可以作为下一代锂离子电池负极的替代材料。当前负极材料的制备工艺多为涂覆法，将制备的材料与导电炭黑研磨后分散在N-甲基吡咯烷酮中形成浆料，然后以一定的厚度涂覆在集流体铜箔上，烘干后进行热轧、切片以得到负极电极片。复杂的电极片制备工艺涉及原料配比、浆料的浓度、涂布厚度、烘干时间、与集流体的贴合度、切片工艺等，使得影响最终制备的电极片性能的误差变多，极大地提高了电极的研发与制备成本。而且电极片在循环的过程中，由于材料在充放电过程中的体积膨胀会使得电极片表面开裂，从而导致电极材料从集流体上脱落，造成电池容量的不可逆衰减。

发明内容

本发明的目的在于提供珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料及制备方法，制备的复合材料内部为疏松的碳层，有利于材料整体的导电的提高；且制备方法简单，成本低。

本发明还有一个目的在于提供半固态负极浆料，采用上述珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料作为活性材料制备半固态负极浆料，容量高、价格低廉，可以取代当前商业化的石墨负极。

本发明最后一个目的在于提供一种半固态锂离子电池，采用珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料作为活性材料的半固态负极浆料制备得到，采用半固态浆料无需集流体，不仅具有较高容量，还可以避免电极片在循环过程中出现裂痕而从集流体上脱落，从而具有稳定性高的特点。获得新颖、容量高、成本低、稳定性好的半固态锂离子电池。

本发明具体技术方案如下：

珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料的制备方法，具体为：

将锡盐和溶于水中，混匀获得混合溶液，进行水热反应，反应结束后经离心、洗涤、干燥得到珊瑚状的二氧化锡@碳复合材料。

碳源和锡盐的摩尔比为0.1：1-3.0:1，所述锡盐在混合液中的浓度为0.1mol L^-1-2.0mol L^-1，优选为0.25mol L^-1；所述碳源在水中的浓度为0.1-2.0mol L^-1，优选为0.5molL^-1；

进一步的，所述锡盐为五水四氯化锡(SnCl₄·5H₂O)；所述碳源为葡萄糖、果糖或蔗糖。

所述水热反应的条件为90～190℃，反应时间为0.5～20小时。

本发明提供的珊瑚形貌二氧化锡@碳复合纳米材料，采用上述方法制备得到，其长度范围为1.0-3.0μm，且珊瑚状状管径为300-400nm，外部为二氧化锡壳，将无定型的碳颗粒包裹在内部。