一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，将羧基化的碳纳米管均匀分散于去离子水中，得到溶液A，向溶液A中加入锡源，得到均匀分散的溶液B；再向溶液B中加入糖类碳源，搅拌均匀后，得到溶液C；其中，羧基化的碳纳米管、锡源与糖类碳源的质量比为10～200m g：0.36～3.1g：0.1～1.5g；将溶液C转移至水热釜中，在120～210℃温度下水热反应1～6h，反应结束后冷却至室温，然后分离出粉体、洗涤、干燥，得到锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料。本发明专利技术工艺简单，制备周期短，重复性高，反应温度低，能耗低，节约生产成本，适合大规模生产制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池负极用SnO2复合材料的制备，具体涉及一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于高的能量和功率密度，被广泛应用于移动式电子设备(如手机、电脑、相机等)、混合式电动汽车。因此，锂离子电池成为研究热点。目前对于锂离子电池的研究主要有三个方面，正极材料、负极材料以及电解液，相对而言负极材料的研究相对较缓慢。目前，SnO2由于较高的理论容量(1493mAh g-1)成为研究的热点。但是SnO2在嵌锂过程中具有一定的体积膨胀，并且导电性低，这极大影响了SnO2作为锂离子电池的电化学性能。在现有的解决办法中，与碳复合是最常见的一种提高SnO2导电性的方法。常见的碳源有多壁碳纳米管、石墨烯等。多壁碳纳米管由于其一维管状结构、高导电性、高比表面等优点成为与SnO2复合的理想碳源。Tang Yanlong等以SnCl4为锡源，采用层层吸附和原位沉淀的方法制备出了SnO2/CNTs复合材料，在50mA g-1的电流密度下可逆容量保持在500mAh g-1(Y.L.Tang,F.Hou,M.Y.Chang,J.C.Liu,A.R.Guo.Preparation and Electrochemical Lithium Storage of Tin Oxide Coated Carbon Nanotube Composites.Rare Metal Materials and Engineering.44(2015)558-561.)。Jeng-Yu Lin等采用微波水热法制备的SnO2/CNTs，在0.1C下，50次循环后的容量为526mAh g-1(J.Y.Lin,M.H.Chou,Y.C.Kuo.Rapid synthesis of tin oxide decorated carbon nanotube nanocomposities as anode materials for lithium-ion batteries.Journal of Alloys and Compounds.589(2014)472-478)。可见，与碳纳米管的复合在一定程度上能够提升纯SnO2的电化学性能，但是目前的报道
仅限于SnO2纳米颗粒生长在碳纳米管的表面，这仍然无法解决SnO2在循环过程中的体积膨胀问题。
技术实现思路
为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，在SnO2/CNTs表面均匀包覆一层碳，有效的缓解了SnO2的体积膨胀，大大的提高了SnO2/CNTs复合材料的循环稳定性；所制备的C/SnO2/CNT复合材料中氧化锡纳米颗粒生长在碳纳米管表面，外围包覆一层厚度为5～20nm的碳。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将羧基化的碳纳米管均匀分散于去离子水中，得到溶液A，向溶液A中加入锡源，得到均匀分散的溶液B；再向溶液B中加入糖类碳源，搅拌均匀后，得到溶液C；其中，羧基化的碳纳米管、锡源与糖类碳源的质量比为10～200m g：0.36～3.1g：0.1～1.5g；2)将溶液C转移至水热釜中，在120～210℃温度下水热反应1～6h，反应结束后冷却至室温，然后分离出粉体、洗涤、干燥，得到锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中向溶液A中加入锡源后先搅拌均匀后超声处理，得到均匀分散的溶液B。本专利技术进一步的改进在于，超声的功率为50～100W，温度为40～80℃下超声60～300min。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中溶液A中羧基化的碳纳米管的浓度为0.11～10mg·mL-1。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中锡源为SnCl4或SnCl2·2H2O。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中糖类碳源为葡萄糖、果糖或蔗糖。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中羧基化的碳纳米管的内径为8～10nm，外径为20～30nm，长度为10～30μm。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中水热釜的体积填充比为20％～90％；步骤2)中干燥具体采用冷冻干燥；步骤2)中洗涤具体是采用水和无水乙醇反复洗涤3～8次。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中水热反应是在微波水热反应仪中进行的；以10℃·min-1的升温速率升温至120～210℃。本专利技术进一步的改进在于，所制备的C/SnO2/CNT复合材料为核壳结构，其中，氧化锡纳米颗粒长在碳纳米管表面，氧化锡外围包覆一层厚度为5～20nm的碳。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：本专利技术采用羧基化的碳纳米管为基体，首先制备出原位生长的SnO2/CNT复合材料，SnO2纳米颗粒均匀生长在CNTs的表面；然后糖类碳源溶解在水中可以有效吸附在SnO2/CNT复合材料的表面，接着在高温高压的水热釜中热解产生碳，这样就原位包覆在了SnO2/CNT表面，制备出具有核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料，并且本专利技术可以通过控制加入糖类碳源的质量来控制包覆在SnO2/CNT表面的碳层厚度(5～20nm)，进一步来调控具有最佳电化学性能的核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料。将该复合材料作为锂离子电池负极材料，与SnO2/CNT负极材料相比其循环稳定性大大提升。本专利技术使用的微波水热反应，制备方法简单，重复性高、反应温度低、周期短、能耗低，适合大规模生产制备的需要，在锂离子电池应用方面具有显著的科学意义。进一步的，本专利技术以SnCl4和SnCl2·2H2O作为锡源，葡萄糖、果糖、蔗糖为碳源，采用水热法制备了具有核壳结构的C/SnO2/CNT复合电极材料。进一步的，本专利技术中向溶液A中加入锡源后先搅拌均匀后超声处理，得到均匀分散的溶液B，这样先搅拌使锡源完全溶解后再进行超声处理，在超声处理的过程中更多的锡离子吸
附在碳纳米管的表面，有利于制备原位生长的SnO2/CNT复合材料。进一步的，水热反应是在微波水热反应仪中进行的，微波水热所产生的热场比较均匀，有利于可控合成形貌均匀的产物。附图说明图1为实施例1所制备的C/SnO2/CNT复合材料的X-射线衍射(XRD)图谱；图2为实施例1所制备的C/SnO2/CNT复合材料的扫描电镜(SEM)照片；图3为实施例1所制备的C/SnO2/CNT复合材料的电化学性能图；其中，Cycle number：循环次数；Capacity：容量。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。实施例11)将30mg羧基化的碳纳米管(CNTs)均匀分散于80mL去离子水中，得到溶液A，溶液A中CNTs的浓度为0.375mg·mL-1；向溶液A中加入0.6765g SnCl2·2H2O，先搅拌均匀，后在40℃超声处理(50W)30min得到均匀分散的溶液B；再向溶液B中加入0.3g葡萄糖，搅拌均匀后得到溶液C；其中，羧基化的碳纳米管的内径为8～10nm，外径为20～30nm，长度为10～30μm。2)将溶液C转移至聚四氟乙烯水热釜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将羧基化的碳纳米管均匀分散于去离子水中，得到溶液A，向溶液A中加入锡源，得到均匀分散的溶液B；再向溶液B中加入糖类碳源，搅拌均匀后，得到溶液C；其中，羧基化的碳纳米管、锡源与糖类碳源的质量比为10～200mg：0.36～3.1g：0.1～1.5g；2)将溶液C转移至水热釜中，在120～210℃温度下水热反应1～6h，反应结束后冷却至室温，然后分离出粉体、洗涤、干燥，得到锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将羧基化的碳纳米管均匀分散于去离子水中，得到溶液A，向溶液A中加入锡源，得到均匀分散的溶液B；再向溶液B中加入糖类碳源，搅拌均匀后，得到溶液C；其中，羧基化的碳纳米管、锡源与糖类碳源的质量比为10～200mg：0.36～3.1g：0.1～1.5g；2)将溶液C转移至水热釜中，在120～210℃温度下水热反应1～6h，反应结束后冷却至室温，然后分离出粉体、洗涤、干燥，得到锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中向溶液A中加入锡源后先搅拌均匀后超声处理，得到均匀分散的溶液B。3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，其特征在于，超声的功率为50～100W，温度为40～80℃下超声60～300min。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用核壳结构的C/SnO2/CNT复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中溶液A中羧基化的碳纳米管的浓度为0.11～10mg·mL-1。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极用核壳结构的C/...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄剑锋，程娅伊，李嘉胤，曹丽云，吴建鹏，齐慧，席乔，郭玲，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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