專利名稱：一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS₂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，屬于化工電極材料 制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰離子電池自從被成功開發(fā)以來，由于具有比能量高、應(yīng)用溫度范圍寬、 自放電率低、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)勢，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，逐漸成 為小型便攜式電子產(chǎn)品所廣泛使用的電源。此外，由于全球能源及環(huán)保的巨大 壓力，國內(nèi)外也在競相開發(fā)電動汽車、航天和儲能等方面所需的大容量、高性 能鋰離子二次電池。為了滿足以上提及的對高性能鋰離子電池的需求，近年來 對鋰離子電池的正、負(fù)極材料、隔膜等方面的研究愈漸增加。廉價而性能優(yōu)良 的電極材料的開發(fā)一直是鋰離子二次電池研究的重點，其中負(fù)極材料性能的提 高是研究的關(guān)鍵之一，受到了廣泛關(guān)注。
在鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域中，目前工業(yè)化生產(chǎn)通常選用石墨類碳材料， 其理論比容量為372mA h/g，隨著人們對電極材料容量的需求不斷增加，碳材 料顯示出了一定的局限性。硫化錫材料作為一種新型的錫基復(fù)合材料，由于具 有較高的儲鋰容量而成為目前負(fù)極材料研究的熱點之一。制備硫化錫材料的主 要方法有微波輻射加熱法、表面修飾法、化學(xué)法等。Toshiyuki Momma的SnS2 anode for rechargeable lithium battery文獻(xiàn)，采用超聲波化學(xué)法制備得到了非晶態(tài) 的SnS2粉末，經(jīng)400。C退火處理后首次充電容量為600mA*h/g。在文獻(xiàn)微波合 成納米硫化錫中作者采用微波輻射加熱法合成了 SnS2納米粒子，但存在顆粒不 均勻問題。目前，對這種SnS2用作鋰離子電池負(fù)極材料雖然做了一些研究工作， 但主要是日本和韓國開展了一定程度的研究，我國在這方面的工作尚處在初期 階段，作為一種新型的潛在的負(fù)極材料，開展這種材料的研究具有重要的價值 與意義?，F(xiàn)階段，研究的焦點在于希望制備小的、顆粒均勻的SnS2材料，以改 善這種負(fù)極材料的電化學(xué)充放電性能。在本工作的研究過程中，開始采用了以水作為反應(yīng)介質(zhì)的水熱合成方法制備了 SnS2材料，但所得SnS2材料顆粒較大、 不均勻，為了進(jìn)一步提高這種負(fù)極材料的顆粒均勻性及電化學(xué)性能，在本發(fā)明 中采用了醇與水的混合物作為溶劑來制備SnS2負(fù)極材料，得到了顆粒尺寸小、 分布均勻，在鋰離子電池中得到了較好的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中SnS2材料顆粒較大、不均勻的問題， 以改善鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的電化學(xué)性能，提供了一種鋰離子電池負(fù)極材 料SnS2的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明的一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，具體制備步驟如下
(1) 將醇與水按體積比為C0.1 2): l進(jìn)行混合，得到的混合物作為溶劑， 其中所用的醇能與水混溶；
(2) 將硫代乙酰胺加入到(1)制備的溶劑中，濃度為0.1 1.2mol/L，攪 拌使其完全溶解；
(3) 將五水合四氯化錫溶于濃鹽酸中，濃度為0.3 1.8mol/L，攪拌使其混 合均勻；
(4) 將(2)制備的溶液加入到(3)制備的溶液中，控制五水合四氯化錫 與硫代乙酰胺的摩爾比為(0.5 1): 1，攪拌使其混合均勻；
(5) 將(4)制備的混合溶液加入到自升壓反應(yīng)釜中，密閉，反應(yīng)溫度為 12(TC 16(TC、反應(yīng)時間為10h 16h;
(6) 反應(yīng)完成后，將反應(yīng)釜取出自然冷卻至室溫，將含有黃色沉淀的混濁 液進(jìn)行抽濾、洗滌、烘干，得到SnS2材料；所得到的SnS2材料作為 鋰離子電池負(fù)極材料的活性物質(zhì)。
將SnS2與導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量百分比為 (50% 80%): (10% 25%): (10% 25%)的比例混合制成電極片；以 該極片作為工作電極，金屬鋰為對電極，lmol/L的LiF6/EC-DMC(體積比1 : l)為電解液，在氬氣氣氛手套箱中裝配成模擬電池。有益效果
本發(fā)明的制備工藝簡單易行，參數(shù)容易控制，所得的SnS2材料物相純度高， 具有良好的形貌結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸小、分布均勻，在鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用 中展示了高的充放電比容量。


圖1為SEM形貌圖，圖中(I )為混合溶劑中合成的SnS2材料SEM形貌圖； (II)為純水溶劑中合成的SnS2材料SEM形貌圖2為充放電曲線圖，圖中(I)為混合溶劑中合成的SnS2負(fù)極材料在50mA/g 電流密度下第一周充放電曲線圖；(n)為純水溶劑中合成的SnS2負(fù)極材料在 50mA/g電流密度下第一周充放電曲線圖。
具體實施方式
實施例
(1) 將39ml的乙二醇與39ml的水進(jìn)行混合作為溶劑；
(2) 將1.2g的硫代乙酰胺加入到(1)制備的溶劑中，攪拌使其完全溶解；
(3) 將4.5g五水合四氯化錫溶于12ml濃鹽酸中，攪拌使其混合均勻；
(4) 將(2)制備的溶液加入到(3)制備的溶液中，攪拌使其混合均勻；
(5) 將(4)制備的混合溶液加入到自升壓反應(yīng)釜中，密閉，反應(yīng)溫度為 120°C、反應(yīng)時間為12h;
(6) 反應(yīng)完成后，將反應(yīng)釜取出自然冷卻至室溫，將含有黃色沉淀的混濁 液進(jìn)行抽濾、洗滌、烘干，得到SnS2材料，所得到的SnS2材料作為 鋰離子電池負(fù)極材料的活性物質(zhì)。
將SnS2與導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量百分比 60%: 20%: 20%的比例混合制成電極片；以該極片作為工作電極，金屬鋰 為對電極，lmol/L的LiF6/EC-DMC(體積比1 : l)為電解液，在氬氣氣氛手 套箱中裝配成模擬電池。對模擬電池進(jìn)行充放電測試，電壓范圍為0 2.5V(vs丄r/Li)，電流密度為50mA/g。 對比例
重復(fù)實施例的方法，其中39m的乙二醇與39ml的水的混合溶液用78ml的 水代替。
實施例中得到的SnS2材料的粒徑在300nm 400nm之間，分布均勻，其SEM 形貌圖如圖1 ( I )所示；對比例中得到的SnS2材料的SEM形貌圖如圖1 ( II ) 所示。對模擬電池進(jìn)行充放電測試，電壓范圍為0 2.5V(vsli+/Li)，電流密度 為50mA/g，其第一周充放電曲線如圖2所示，其中圖2(1)為實施例的充放 電曲線，圖2 (II)為對比例的充放電曲線；測得實施例的首次放電(嵌鋰)比容 量及充電(脫鋰)比容量分別為1705mA*h/g、 798mA*h/g，對比例的首次放電(嵌 鋰)比容量及充電(脫鋰)比容量分別為1476mA*h/g、 637mA*h/g。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，其特征在于(1)將醇與水進(jìn)行混合作為溶劑；(2)將硫代乙酰胺加入到(1)制備的混合溶劑中，攪拌使其完全溶解；(3)將五水合四氯化錫溶于濃鹽酸中，攪拌使其混合均勻；(4)將(2)制備的溶液加入到(3)制備的溶液中，攪拌使其混合均勻；(5)將(4)制備的混合溶液加入到自升壓反應(yīng)釜中，密閉，并設(shè)定反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間；(6)反應(yīng)完成后，將反應(yīng)釜取出自然冷卻至室溫，將含有黃色沉淀的混濁液進(jìn)行抽濾、洗滌、烘干，得到SnS2材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，其特征在于步驟(1)中的醇能與水混溶，醇與水的體積比為((U 2):
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，其特征在于步驟(2)中硫代乙酰胺的濃度為0.1 1.2mol/L。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，其特征在于步驟(3)中五水合四氯化錫的濃度為0.3 1.8mol/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，其特征在于步驟(4)中五水合四氯化錫與硫代乙酰胺的摩爾比為(0.5 1): 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS2的制備方法，其特征在于步驟(4)中的反應(yīng)溫度為120 160°C、反應(yīng)時間為10 16h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料SnS₂的制備方法，屬于化工電極材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是將硫代乙酰胺加入到醇和水的混合溶劑中，將五水合四氯化錫溶于濃鹽酸中，然后再將兩者進(jìn)行混合得混合溶液；將混合溶液加入到自升壓反應(yīng)釜中，密閉；反應(yīng)完成后，將反應(yīng)釜取出自然冷卻至室溫，將含有黃色沉淀的混濁液進(jìn)行抽濾、洗滌、烘干，得到SnS₂材料。本發(fā)明的制備工藝簡單易行，參數(shù)容易控制，所得的SnS₂材料物相純度高，具有良好的形貌結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸小、分布均勻，在鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用中展示了高的充放電比容量。
文檔編號H01M4/58GK101609884SQ20091008942
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者婷 萬, 鋒 吳, 吳伯榮, 凱 楊, 敬 王, 穆道斌, 蘇岳鋒, 實 陳 申請人:北京理工大學(xué)