一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法，首先将废旧硅胶热解、研磨得到白色粉末A；将A与二氧化锡按照一定比例球磨混合均匀得到B，将B和水配制成固含量为30wt％的悬浊液C；C砂磨数小时后得到均一的SiOx

【技术实现步骤摘要】
一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体为一种双层壳结构SiOx@SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]石墨在锂离子电池负极材料的低克容量已经很难满足大规模储能的需求。硅的克容量超过石墨的10倍,且反应电位低，是下一代锂离子电池负极材料有力的竞争者，但是硅在充放电循环中的体积膨胀严重影响锂离子电池的稳定运行。同时，二氧化锡也是高容量锂离子电池负极材料的候选者，中国锡丰度居于世界第一。硅/锡体系材料具有优异的性能和易于制备的优点，作为锂离子电池的替代阳极候选材料，具有广阔的应用前景
[0003]现有技术中，硅和锡元素纳米化复合材料在锂离子电池负极领域显示了巨大的潜力，在一定程度上克服了两者带有的固有缺陷，众多研究和专利技术都表明SiOX/SnOY/C(0≤X、Y≤2)有利于稳定锂离子电池的稳定运行。但是，虽然上述研究证明了硅、锡元素复合的可行性，但是所采用的大多数技术策略仅能在实验室实现，具有生产成本高，产率低的缺点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术所使用的原材料易得，价格便宜，同时制备方法简单，适用于现有工业技术，且得到的SiOx@SnO2@C材料电化学性能良好。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0006]步骤一：将废旧硅胶热解、研磨得到白色粉末A；
[0007]步骤二：将A与二氧化锡按照一定比例球磨混合均匀得到B，将B和水配制成一定固含量的悬浊液C；
[0008]步骤三：C砂磨数小时后得到均匀的SiOx
‑
SnO2水相分散液，在强力搅拌下加入碳源直至完全溶解无任何团聚得到分散液D；
[0009]步骤四：然后将混合分散液D进行喷雾干燥制备成热解前驱体，最后将前驱体进行热解得到SiOx@SnO2@C负极材料。
[0010]进一步的，所述锂离子电池负极材料包含两种壳层。
[0011]进一步的，第一壳层由二氧化硅和二氧化锡相互构成；第二壳层由有机高分子包覆层构成。
[0012]进一步的，所述步骤一的热解温度在300～500℃。
[0013]进一步的，所述步骤二的A与二氧化锡的质量比例为(1～5)：1。
[0014]进一步的，所述步骤三的砂磨时间在2～12h。
[0015]进一步的，所述步骤三中的SiOx
‑
SnO2与碳源的质量比例为1：(0.5～2)。
[0016]进一步的，所述步骤四的热解温度在500～900℃。
[0017]进一步的，所述步骤四的热解时间在4～12h。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]1.该双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法构建了一种双膨胀体系，有效抑制了硅、二氧化锡负极的充放电膨胀，同时剩余的应力应变被限制在微米级颗粒内部，此法原材料来源广泛廉价，工艺简单且能连续化制备，具有大规模制备的潜力。
[0020]2.该双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法中的材料易得，价格便宜，同时制备方法简单，适用于现有工业技术，且得到的SiOx@SnO2@C材料电化学性能良好，有利于拓展锂离子电池负极材料的发展前景。
附图说明
[0021]图1为本专利技术双层壳结构SiOx@SnO2@C锂离子电池负极材料制备示意图；
[0022]图2为实施例1中制备的SiOx@SnO2@C负极材料SEM图；
[0023]图3为实施例1中制备的SiOx@SnO2@C负极材料SEM放大图；
[0024]图4为实施例1中制备的SiOx@SnO2@C负极材料SEM进一步放大图；
[0025]图5为实施例1中制备的SiOx@SnO2@C负极材料组装成电池的循环曲线图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0027]实施例1
[0028]本实施例公开了一种双层壳结构SiOx@SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法，参阅图1，制备流程为：首先将废旧硅胶热解、研磨得到白色粉末A；将A与二氧化锡按照一定比例球磨混合均匀得到B，将B和水配制成一定固含量的悬浊液C；C砂磨数小时后得到均一的SiOx
‑
SnO2水相分散液，在强力搅拌下加入碳源直至完全溶解无任何团聚得到分散液D；然后将混合分散液D进行喷雾干燥制备成热解前驱体，最后将前驱体进行热解得到SiOx@SnO2@C负极材料。
[0029]具体地，其详细制备步骤如下：
[0030](1)称取质量为500g的旧硅胶，用水和乙醇将硅胶表面冲洗干净，干燥后将其置于管式炉中以400℃热解3h，冷却到室温后取出硬化的硅胶并粉碎。
[0031](2)称取上述步骤(1)中的白色粉末50g置于球磨罐中，同时称取质量为50g的二氧化锡加入其中，球和总固体粉末质量比为5：1，以300rpm的转速球磨6h后取出混合物于烧杯中，加入400g去离子水配置成固含量为20wt％的悬浊液。
[0032](3)将步骤(2)中的悬浊液置于砂磨机中砂磨，砂磨条件为：转速为2200rpm，砂磨珠和悬浊液中的固体质量比为15：1，砂磨珠直径为0.2mm。砂磨6h后得到均一的分散液，完全取出后得到500ml湿料，在强磁力搅拌下将100g聚甲基吡咯烷酮溶解于其中并持续搅拌4h得到SiOx
‑
SnO2‑
PVP混合分散液。
[0033](4)将步骤(3)中得到的SiOx
‑
SnO2‑
PVP混合分散液喷雾干燥，喷雾干燥条件为：进口温度为220℃，出口温度为95℃，进料速度为5ml/min。喷雾干燥后的固体在惰性气氛的条件下700℃保温8h，升温速率为2℃/min得到SiOx@SnO2@C材料。
[0034]实施例2
[0035]按照实施例1的方法制备得到负极材料，与实施例1区别在于：步骤(1)中的热解温度为300℃。
[0036]实施例3
[0037]按照实施例1的方法制备得到负极材料，与实施例1区别在于：步骤(1)中的热解温度为500℃。
[0038]实施例4
[0039]按照实施例1的方法制备得到负极材料，与实施例1区别在于：步骤(2)中的质量比例为83.3g：16.7g。
[0040]实施例5
[0041]按照实施例1的方法制备得到负极材料，与实施例1区别在于：步骤(2)中的质量比例为71.43g：28.57g。
[0042]实施例6
[0043]按照实施例1的方法制备得到负极材料，与实施例1区别在于：步骤(3)中的砂磨时间为2h。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤一：将废旧硅胶热解、研磨得到白色粉末A；步骤二：将A与二氧化锡按照一定比例球磨混合均匀得到B，将B和水配制成一定固含量的悬浊液C；步骤三：C砂磨数小时后得到均匀的SiOx
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SnO2水相分散液，在强力搅拌下加入碳源直至完全溶解无任何团聚得到分散液D；步骤四：然后将混合分散液D进行喷雾干燥制备成热解前驱体，最后将前驱体进行热解得到SiOx@SnO2@C负极材料。2.根据权利要求1所述的一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述锂离子电池负极材料包含两种壳层。3.根据权利要求2所述的一种双层壳结构锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：第一壳层由二氧化硅和二氧化锡相互构成；第二壳层由有机高分子包覆层构成。4.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小来，吴巧，陈佳星，芦露华，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：