專利名稱：一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一 種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
常用的鋰離子電池負(fù)極材料為石墨，其比容量為372mAh/g，石墨的高倍率充放電性能較差，當(dāng)電池過充時(shí)，碳電極表面還會(huì)析出金屬鋰，形成枝晶而引起短路，因此，尋找與LiVLi的電位相近的其他負(fù)極材料，受到人們的重視。錫基負(fù)極材料具有高比容量的巨大優(yōu)勢(shì)，是一種有潛力的負(fù)極材料。錫基硫化物可用作鋰離子電池負(fù)極材料。制備硫化物的常用方法之一是溶劑熱法，此法生產(chǎn)的材料具有粒子純度高、分散性好、晶形好且可控制等特點(diǎn)。由于反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、溶劑種類等因素均對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的粒徑、形貌等影響較大。而反應(yīng)產(chǎn)物的粒徑、形貌等直接影響材料本身的電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法，該方法操作簡單且能耗較低，制備出的材料電化學(xué)性能優(yōu)良且加工性能好。一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法，其特別之處在于，包括如下步驟按摩爾比I : 1-3取結(jié)晶四氯化錫和硫代乙酰胺，置于容器中攪拌進(jìn)行預(yù)混合，然后充分溶解于無水乙醇中，用攪拌器以300-500r/min的速度強(qiáng)力攪拌l_3h至溶液呈均一顏色時(shí)停止，再將這些漿體轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，之后再加入漿體3-5倍的無水乙醇，在70-300°C下加熱12-15h，自然冷卻至室溫后再將產(chǎn)物用去離子水洗滌，最后在80-120°C下干燥12-24h，之后用球磨機(jī)在350-500r/min下球磨3_5h即得到SnS2粉體。其中無水乙醇的用量為能使加入其中的固體充分溶解的任意值。其中攪拌器采用磁力攪拌器。本發(fā)明方法的有益效果為制備方法操作簡單，不需要太高的溫度，能耗較低，制備過程時(shí)間短易于控制。在物料取出后引入球磨工序，制備出的材料顆粒細(xì)小、均勻。制備的負(fù)極材料電化學(xué)性能優(yōu)良，加工性能好。


附圖I為實(shí)施例I所制備材料的SEM圖譜；附圖2為實(shí)施例2所制備材料的SEM圖譜；附圖3為實(shí)施例3所制備材料的SEM圖譜；附圖4為實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3所制備材料的首次放電曲線；附圖5為實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3所制備材料的循環(huán)性能曲線。
具體實(shí)施例方式石墨化碳負(fù)極材料雖然已經(jīng)商品化，但其比容量、安全性等性能有待進(jìn)一步提高。因此，探索具有更高比容量和安全性能的鋰離子電池負(fù)極材料是今后的必然選擇。錫基負(fù)極材料具有比容量高、安全性能好等特點(diǎn)，是一種很有潛力的負(fù)極材料。本發(fā)明方法以低毒、廉價(jià)的乙醇作為溶劑，在不同反應(yīng)溫度、不同反應(yīng)物濃度下制備了 SnS2，分別在乙醇和氨水中制備了鋰離子電池負(fù)極材料SnS，并分析了產(chǎn)物的晶體形貌、電化學(xué)性能。實(shí)施例I :將結(jié)晶四氯化錫和硫代乙酰胺按摩爾比I : 3進(jìn)行準(zhǔn)確稱量并進(jìn)行配料，置于容器中攪拌進(jìn)行預(yù)混合，然后溶于適量的無水乙醇中(無水乙醇用量為剛好使固體充分溶解的最小用量)，用磁力攪拌器以300r/min的速度強(qiáng)力攪拌3h至溶液呈均一顏色時(shí)停止，再將這些漿體轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，之后再加入漿體3倍(重量)的無水乙醇，在70°C下加熱12h，自然冷卻至室溫后再將產(chǎn)物用去離子水洗滌，最后在80°C下干燥12h，之后用球磨機(jī)在350r/min下球磨3h即得到SnS2粉體。
實(shí)施例2:將結(jié)晶四氯化錫和硫代乙酰胺按一定的摩爾比(摩爾比I : 3)進(jìn)行準(zhǔn)確稱量并進(jìn)行配料，置于容器中攪拌進(jìn)行預(yù)混合，然后溶于適量的無水乙醇中(無水乙醇用量為剛好使固體充分溶解的最小用量的120% )，用磁力攪拌器以400r/min的速度強(qiáng)力攪拌2h至溶液呈均一顏色時(shí)停止，再將這些漿體轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，之后再加入漿體4倍的無水乙醇，在140°C下加熱13h，自然冷卻至室溫后再將產(chǎn)物用去離子水洗滌，最后在100°C下干燥18h,之后用球磨機(jī)在400r/min下球磨4h即得到SnS2粉體。實(shí)施例3 將結(jié)晶四氯化錫和硫代乙酰胺按一定的摩爾比(摩爾比I : 3)進(jìn)行準(zhǔn)確稱量并進(jìn)行配料，置于容器中攪拌進(jìn)行預(yù)混合，然后溶于適量的無水乙醇中(無水乙醇用量為剛好使固體充分溶解的最小用量的150% )，用磁力攪拌器以500r/min的速度強(qiáng)力攪拌Ih至溶液呈均一顏色時(shí)停止，再將這些漿體轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，之后再加入漿體5倍的無水乙醇，在210°C下加熱15h，自然冷卻至室溫后再將產(chǎn)物用去離子水洗滌，最后在120°C下干燥24h,之后用球磨機(jī)在500r/min下球磨5h即得到SnS2粉體。附圖1、2、3為實(shí)施例I、實(shí)施例2、實(shí)施例3在不同溫度下合成SnS2的SEM照片，由圖可見，在70°C、140°C和210°C下合成的SnS2負(fù)極材料的顆粒分布不均。隨著溫度的升高，其表面形態(tài)由無定型轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)聚的片狀結(jié)構(gòu)，表面形態(tài)趨于規(guī)整。這可能是由于SnCl4 · 5H20中的結(jié)晶水與乙醇形成氫鍵，晶體按氫鍵鏈方向生長。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度的升聞?dòng)兄谔崧劸w生長速率，廣物的形貌取向更加明顯。附圖4為不同溫度條件下合成材料以金屬鋰片作正極，六氟磷酸鋰作電解液組裝成扣式電池的首次放電曲線，SnS2材料分別在I. 8V, I. 2V和O. 5V左右出現(xiàn)放電平臺(tái)，說明首次放電過程包含三個(gè)反應(yīng)過程。隨反應(yīng)溫度的提高，所制備材料的放電平臺(tái)變寬，首次放電容量由894. 7mAh/g增大到1223. 3mAh/g。附圖5為不同溫度條件下合成材料以金屬鋰片作正極，六氟磷酸鋰作電解液組裝成扣式電池的前30次循環(huán)性能曲線，30次循環(huán)后210°C下制得的SnS2樣品的可逆放電容量保持在182. 5mAh/g，容量損失率為85. 8%，而140°C下制得的SnS2樣品的可逆放電容量保持在171. 3mAh/g，容量損失率為86. 6%，70°C下制得的SnS2樣品的可逆放電容量僅為94. 3mAh/g，容量損失率高達(dá)89. 5%。所制備材料均具有較高的首次不可逆容量。隨 反應(yīng)溫度的上升，材料的循環(huán)穩(wěn)定性在一定程度上得到提高。
權(quán)利要求
1.一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟按摩爾比I : 1-3取結(jié)晶四氯化錫和硫代乙酰胺，置于容器中攪拌進(jìn)行預(yù)混合，然后充分溶解于無水乙醇中，用攪拌器以300-500r/min的速度強(qiáng)力攪拌l_3h至溶液呈均一顏色時(shí)停止，再將這些漿體轉(zhuǎn)移入反應(yīng)釜中，之后再加入漿體3-5倍的無水乙醇，在70-300°C下加熱12-15h，自然冷卻至室溫后再將產(chǎn)物用去離子水洗滌，最后在80-120°C下干燥12_24h，之后用球磨機(jī)在350-500r/min下球磨3_5h即得到SnS2粉體。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于其中無水乙醇的用量為能使加入其中的固體充分溶解的任意值。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法，其特征在于其中攪拌器采用磁力攪拌器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高容量鋰離子電池錫基負(fù)極材料的制備方法。其特點(diǎn)是，包括如下步驟按摩爾比1∶1-3取結(jié)晶四氯化錫和硫代乙酰胺，置于容器中攪拌進(jìn)行預(yù)混合，然后充分溶解于無水乙醇中，用攪拌器以300-500r/min的速度強(qiáng)力攪拌1-3h，之后再加入漿體3-5倍的無水乙醇，在70-300℃下加熱12-15h，用去離子水洗滌，最后在80-120℃下干燥12-24h，之后用球磨機(jī)在350-500r/min下球磨3-5h即得到SnS2粉體。本發(fā)明方法操作簡單，不需要太高的溫度，能耗較低，制備過程時(shí)間短易于控制。在物料取出后引入球磨工序，制備出的材料顆粒細(xì)小均勻，制備的負(fù)極材料電化學(xué)性能優(yōu)良，加工性能好。
文檔編號(hào)C01G19/00GK102774878SQ201210255450
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者靳素芳 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司