本发明专利技术涉及一种锂离子电池锡碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：１．将ＳｎＣｌ２充分溶解在助溶剂中；２．将步骤１所得助溶剂、沥青溶液和糠醛、催化剂混合后倒入反应瓶中并密封，于６０～１００℃间加热固化得到有机凝胶，对ＳｎＣｌ２形成包覆；３．对步骤２得到材料干燥，然后在惰性气氛中碳化处理后制得产品。本发明专利技术的锡碳复合材料能够明显减轻含锡活性物质在脱嵌锂时产生的严重的体积效应，具有较高的可逆比容量和较长的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池负极材料制备方法，具体涉及锡碳负极材料的制备方法。
技术介绍
电子电器小型化、高能化、便携化的趋势，空间技术的发展和国防装备的需求以及 电动汽车的研制和开发，对锂离子电池的性能有更高的要求。目前商品化锂离子二次电池 中大多采用锂过渡金属氧化物/石墨体系，由于该电池体系中负极本身的理论储锂容量较 低，单纯的通过工艺改进很难满足人们对电池容量越来越高的需求，因此寻求容量更高的 负极材料成为负极材料研究的热点负极材料研究发现如Sn、Si、Al、Sb等可与锂形成合金 的金属或合金材料具有远远大于石墨的理论容量，引起了电池材料界的广泛关注。但该类 材料具有很大的体积效应，导致材料在充放电过程中材料结构的不稳定性增强，材料粉化 进而引起安全性能问题。Sn基负极材料由于具有很高的理论克比容量和体积比容量，低的嵌锂电位，较其 他金属基材料有更高的稳定性而倍受瞩目。但锡基材料与其他金属基材料一样，锡基材料 在脱嵌锂的过程中，存在着严重的体积效应，造成电极的循环稳定性变差，材料在电化学循 环过程中易粉化，造成严重的安全隐患。炭气凝胶是唯一具有导电性的凝胶，是一种由纳米碳颗粒相互连结而成的轻质 纳米多孔碳材料，纳米碳颗粒在三维空间相互堆叠并形成丰富的中孔，而且在纳米碳颗粒 内部、表面和相互连结处还含有一定量的微孔，因此，孔隙率大于80%，典型孔隙尺寸小于 50nm，材料的比表面积高达400 1100m2/g，密度变化范围0. 05 0. 80g/cm3,电导率高达 25S/cm。炭气凝胶的独特结构与电学特性使其在电化学超级电容器、燃料电池和锂离子电 池等电化学能量储存与转换系统领域展现出良好的应用前景。针对锡的体积效率，将锡与具有弹性且性能稳定的载体复合，缓冲锡的体积变化， 将是提高锡类材料稳定性的有效途径。虽然碳材料的充放电比容量较低，但碳类材料具有 相对弹性的结构，特别是具有多孔网络结构的炭气凝胶，是良好的锂离子和电子导体，本身 具有较高的嵌锂容量，其嵌脱锂体积变化小，循环稳定性好。因此通过Sn、炭气凝胶间的优 势互补，制备成复合性能优异的锡碳复合材料具有一定的实际意义。目前报道的制备锡碳 复合材料方法有高温固相反应、机械球磨法、沉淀法等。高温同相反应法一般是在还原性 气氛中进行高温同相反应，将锡单质或锡合金沉积到碳材料的表面上，得到锡合金与碳的 复合材料。高温固相反应工艺过程简单，但循环稳定性仍有待改善(Y.Liu，et al. Journal of Power Sources，2003，119-121 :572-575.)；机械球磨法能量利用较低，耗时长，不利 于节能和大规模制备，而且锡和碳的结合力有限(WANG G X，et al. Journal of Power Sources, 2001,97-98 :211-215.)；沉淀法所得材料的循环稳定性、电化学可逆性均不理想 (WANG G X，et al. Journal of Applied Electrochemistry, 2004，34 :187-190)。
技术实现思路
针对以上技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种能有效延长锡碳负极材料的衰 减速度、改善锡碳负极材料循环性能的锂离子电池负极材料制备方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案，包括以下步骤(1)将浙青溶解于甲苯中形成浙青溶液；(2)将SnCl2溶解于乙酸中形成助溶剂；(3)根据预定配方将步骤⑴、(2)配好的石油浙青溶液、助溶剂和糠醛、催化剂混 合之后倒入反应瓶中并密封，于60 100°C间加热1天以上(一般为1 10天)得到有机 溶剂凝胶；(4)将(3)所得的有机溶剂凝胶置于空气中自然干燥2天以上(一般为2 10 天)或先自然干燥约1天然后直接加热烘干5小时以上(一般为1 M小时)得到有机 气凝胶；(5)将(4)所得的有机气凝胶置于碳化炉中，在惰性气体保护下加热碳化，碳化温 度700°C以上(一般为700 900°C )，碳化时间60分钟以上(一般为60 180分钟)，之 后自然降温冷却，取出产品，得到锡碳纳米复合材料。所述催化剂为硫酸或者盐酸。所述制备方法中，步骤⑴ (3)中所用各材料配比为=SnCl2与浙青的质量 比为0. 1-0.4 ；浙青与糠醛的质量体积比为0. 33-lg/ml ；浙青与催化剂的质量体积比 为0. 5-20g/ml ；浙青溶液与助溶剂体积比为0. 67-4;浙青与总溶剂的质量体积比为 0.05-0. 25g/ml。本专利技术根据SnCl2与碳在高温下的还原反应得到单质锡原理，利用助溶剂把引入 SnCl2浙青基有机气凝胶，使其碳化过程中也起到还原单质锡的作用，由于炭气凝胶内部结 构可在纳米尺寸范围内控制剪裁，使得活性物质金属锡实现纳米分散，这样不但缓解了锡 的体积效应，而且延长了锡碳材料的衰减速度，改善了锡碳材料的循环性能。本专利技术方法制 备工艺简单、快速、设备要求低。具体实施例方式实施例1 根据以下比例=SnCl2与浙青的质量比为0. 2 ；浙青与糠醛的质量体积比 为0. 5g/ml ；浙青与催化剂的质量体积比为5g/ml ；浙青溶剂与助溶剂体积比为1 ；浙青与 总溶剂的质量体积比为0. lg/ml，将各组分和溶剂加入反应瓶中并密封，于70°C下反应5天 得到有机凝胶；然后在空气中自然干燥1天然后直接加热烘干5小时(110°C )，得到有机气 凝胶；之后，将有机气凝胶置于管式炭化炉中，在氮气的保护下从室温以5°C /min的加热速 率升温至900°C，恒温碳化180分钟，自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。实施例2 根据以下比例=SnCl2与浙青的质量比为0. 1 ；浙青与糠醛的质量体积比 为lg/ml ；浙青与催化剂的质量体积比为0. 5g/ml ；浙青溶剂与助溶剂体积比为4 ；浙青与 总溶剂的质量体积比为0. 05g/ml，将各组分和溶剂加入反应瓶中并密封，于90°C下反应3 天得到有机凝胶；然后在空气中自然干燥1天然后直接加热烘干7小时(110°C )，得到有机 气凝胶；之后，将有机气凝胶置于管式炭化炉中，在氮气的保护下从室温以5°C /min的加热 速率升温至700°C，恒温碳化180分钟，自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。实施例3 根据以下比例=SnCl2与浙青的质量比为0. 4 ；浙青与糠醛的质量体积比 为0. 33g/ml ；浙青与催化剂的质量体积比为20g/ml ；浙青溶剂与助溶剂体积比为0. 67 ；浙 青与总溶剂的质量体积比为0. 25g/ml，将各组分和溶剂加入反应瓶中并密封，于60°C下反 应7天得到有机凝胶；然后在空气中自然干燥2天得到有机气凝胶；之后，将有机气凝胶置 于管式炭化炉中，在氮气的保护下从室温以5°C /min的加热速率升温至900°C，恒温碳化60 分钟，自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。实施例4 根据以下比例=SnCl2与浙青的质量比为0. 3 ；浙青与糠醛的质量体积比 为0. 67g/ml ；浙青与催化剂的质量体积比为5g/ml ；浙青溶剂与助溶剂体积比为2. 33 ；浙 青与总溶剂的质量体积比为0. 2g/ml，将各组分和溶剂加入反应瓶中并密封，于100°C下反 应1天得到有机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池锡碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：ａ、将沥青溶解于甲苯中形成沥青溶液；ｂ、将ＳｎＣｌ↓［２］溶解于乙酸中形成助溶剂；ｃ、根据预定配方将步骤ａ、ｂ配好的沥青溶液、助溶剂和糠醛、催化剂混合之后倒入反应瓶中并密封，于６０～１００℃间加热１天以上（一般为１～１０天）得到有机溶剂凝胶；ｄ、将ｃ所得的有机溶剂凝胶置于空气中自然干燥２天以上（一般为２～１０天）或先自然干燥约１天然后直接加热烘干５小时以上（一般为１～２４小时）得到有机气凝胶；ｅ、将ｄ所得的有机气凝胶置于碳化炉中，在惰性气体保护下加热碳化，碳化温度７００℃以上（一般为７００～９００℃），碳化时间６０分钟以上（一般为６０～１８０分钟），之后自然降温冷却，取出产品，得到锡碳复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾显华，傅舒顺，屈汉池，黎思红，尹荔松，胡社军，李昌明，
申请(专利权)人：五邑大学，江门市力源电子有限公司，
类型：发明
国别省市：44
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