一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，包括C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2復(fù)合材料，其制備方法具體如下：(1)將乙二醇、乙醇和甲醇混合，加入亞錫鹽，制成亞錫鹽前驅(qū)溶液；(2)將草酸加入亞錫鹽前驅(qū)溶液中，攪拌混合均勻，得到草酸亞錫前驅(qū)體；(3)將草酸亞錫前驅(qū)體在空氣中進(jìn)行煅燒，獲得納米多孔SnO2材料；(4)將納米多孔SnO2材料與葡萄糖溶液混合，并在45-85℃水浴條件下反應(yīng)3-6小時(shí)，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2的前驅(qū)體；(5)將C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2的前驅(qū)體在保護(hù)氣氛下煅燒，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2復(fù)合材料；本發(fā)明產(chǎn)品用于動力鋰離子電池和儲能鋰離子電池用的納米多孔氧化物及其復(fù)合材料,該類材料的特征在于高比容量、循環(huán)穩(wěn)定性好，倍率性能優(yōu)異。
【專利說明】一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，越來越多的便攜式電子產(chǎn)品被人們使用，對靈活方便的儲能設(shè)備的要求也越來越高；同時(shí)太陽能、風(fēng)能和潮汐能等新能源技術(shù)的迅速發(fā)展需要相應(yīng)的儲能設(shè)備相配套；由于石油資源日益枯竭和尾氣污染，電動交通工具的發(fā)展尤為迫切，同樣需要高性能的儲能裝置。因此，研制具有高能量密度、高功率密度、高安全性和無污染的二次電池已成為最重要的研究課題之一。
[0003]目前被廣泛使用的二次電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。其中鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、無污染及自放電率小等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展十分迅速，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，不僅適用于各類便攜式電子設(shè)備，也是電動汽車電源和新能源儲能的理想選擇。鋰離子電池經(jīng)過了近二十年的發(fā)展，性能得到不斷提升，而且隨著電池材料和加工工藝的不斷改進(jìn)，生產(chǎn)成本逐漸降低，在二次電池市場慢慢開始占據(jù)主導(dǎo)地位。同時(shí)對其的要求也越來越高，更高的比能量、更長的循環(huán)壽命、更低的生產(chǎn)成本是今后鋰離子電池的研究方向，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能電池材料和技術(shù)，不僅能促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，更具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0004]鋰離子電池負(fù)極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，理想的負(fù)極材料一般滿足以下條件:1、嵌鋰時(shí)有盡量低的氧化還原電位，使電池有較高的輸出電壓；2、鋰離子盡可能多的進(jìn)入材料主體中，防止鋰枝晶形成，并獲得高的比容量；3、材料結(jié)構(gòu)經(jīng)過鋰離子的嵌入和脫出后保持穩(wěn)定，使電池具有可靠的循環(huán)性能；4、材料要有較好的電子電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散率，從而減少極化適應(yīng)大電流充放電；5、鋰離子嵌入量對電極電位影響小，使電池有穩(wěn)定的工作電壓；6、與液體電解質(zhì)形成性能良好的固體電解質(zhì)界面膜(SEI) ;7、安全環(huán)保、資源豐富、價(jià)格低廉，便于大量生產(chǎn)。目前重點(diǎn)研究的鋰離子負(fù)極材料主要有碳材料、合金類材料、金屬氧化物材料和其他負(fù)極材料。對負(fù)極材料的研究主要是如何增加能量密度、提高循環(huán)穩(wěn)定性和改善首次庫倫效率等幾個(gè)方面。
[0005]傳統(tǒng)的鋰離子電池負(fù)極材料為石墨及碳材料，因其理論容量低，無法滿足行業(yè)發(fā)展的需求。氧化物基的鋰離子電池負(fù)極材料的理論容量高，價(jià)格低廉的優(yōu)勢是其他鋰離子電池負(fù)極材料無法媲美的。因此開發(fā)一類新的基于氧化物的鋰離子電池負(fù)極材料是符合當(dāng)前行業(yè)的發(fā)展趨勢和要求的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，本發(fā)明產(chǎn)品用于動力鋰離子電池和儲能鋰離子電池用的納米多孔氧化物及其復(fù)合材料，該類材料的特征在于高比容量、循環(huán)穩(wěn)定性好，倍率性能優(yōu)異。
[0007]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，包括C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料，其制備方法具體如下:
[0008](1)將乙二醇、乙醇和甲醇以5:4:1或5:3:2或4:4:2的比例混合，然后加入亞錫鹽，制成亞錫鹽前驅(qū)溶液；
[0009](2)將草酸加入到步驟(1)所得的亞錫鹽前驅(qū)溶液中，攪拌混合均勻，得到草酸亞錫前驅(qū)體；
[0010](3)將步驟(2)中得到的草酸亞錫前驅(qū)體在空氣中進(jìn)行煅燒，獲得納米多孔Sn02材料；
[0011](4)將步驟(3)中得到的納米多孔Sn02材料與葡萄糖溶液混合，并在45_85°C水浴條件下反應(yīng)3-6小時(shí)，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體；
[0012](5)將步驟(4)中的C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體在保護(hù)氣氛下煅燒，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:
[0014]其中，步驟(2)中的亞錫鹽為氯化亞錫或硫酸亞錫；步驟(2)中的保護(hù)氣體為氮?dú)狻S氣或氦氣的一種。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明產(chǎn)品的多孔結(jié)構(gòu)孔徑適合、通孔、連通孔比例高，提高了本產(chǎn)品的穩(wěn)定性和功能性；避免孔徑過大造成材料整體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；同時(shí)防止孔徑過小，降低材料的功能特性，從而無法起到良好的緩沖體積膨脹的效果，以及影響隨后與其他組元的復(fù)合過程。
[0017]本發(fā)明產(chǎn)品選出不定形碳作為第二組元，第二組元納米多孔氧化物復(fù)合材料可起到取長補(bǔ)短的作用，其功能集中在穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)導(dǎo)電性兩方面；同時(shí)，不定形碳的結(jié)構(gòu)及含量合理，極大的提高了納米多孔氧化物復(fù)合材料的整體性能。

【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]本實(shí)施例提供一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，包括C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料，其制備方法具體如下:
[0020](1)將乙二醇、乙醇和甲醇以5:4:1的比例混合，然后加入亞錫鹽，制成亞錫鹽前驅(qū)溶液；
[0021](2)將草酸加入到步驟(1)所得的亞錫鹽前驅(qū)溶液中，攪拌混合均勻，得到草酸亞錫前驅(qū)體；
[0022](3)將步驟(2)中得到的草酸亞錫前驅(qū)體在空氣中進(jìn)行煅燒，獲得納米多孔Sn02材料；
[0023](4)將步驟(3)中得到的納米多孔Sn02材料與葡萄糖溶液混合，并在45°C水浴條件下反應(yīng)6小時(shí)，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體；
[0024](5)將步驟(4)中的C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體在保護(hù)氣氛下煅燒，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料。
[0025]其中，步驟(2)中的亞錫鹽為氯化亞錫；步驟(2)中的保護(hù)氣體為氮?dú)狻?br> [0026]實(shí)施例2
[0027]本實(shí)施例提供一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，包括C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料，其制備方法具體如下:
[0028](1)將乙二醇、乙醇和甲醇以5:3:2的比例混合，然后加入亞錫鹽，制成亞錫鹽前驅(qū)溶液；
[0029](2)將草酸加入到步驟(1)所得的亞錫鹽前驅(qū)溶液中，攪拌混合均勻，得到草酸亞錫前驅(qū)體；
[0030](3)將步驟(2)中得到的草酸亞錫前驅(qū)體在空氣中進(jìn)行煅燒，獲得納米多孔Sn02材料；
[0031](4)將步驟(3)中得到的納米多孔Sn02材料與葡萄糖溶液混合，并在85°C水浴條件下反應(yīng)3小時(shí)，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體；
[0032](5)將步驟(4)中的C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體在保護(hù)氣氛下煅燒，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料。
[0033]其中，步驟(2)中的亞錫鹽為硫酸亞錫；步驟(2)中的保護(hù)氣體為氬氣。
[0034]實(shí)施例3
[0035]本實(shí)施例提供一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，包括C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料，其制備方法具體如下:
[0036](1)將乙二醇、乙醇和甲醇以4:4:2的比例混合，然后加入亞錫鹽，制成亞錫鹽前驅(qū)溶液；
[0037](2)將草酸加入到步驟(1)所得的亞錫鹽前驅(qū)溶液中，攪拌混合均勻，得到草酸亞錫前驅(qū)體；
[0038](3)將步驟(2)中得到的草酸亞錫前驅(qū)體在空氣中進(jìn)行煅燒，獲得納米多孔Sn02材料；
[0039](4)將步驟(3)中得到的納米多孔Sn02材料與葡萄糖溶液混合，并在65°C水浴條件下反應(yīng)4.5小時(shí)，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體；
[0040](5)將步驟(4)中的C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02的前驅(qū)體在保護(hù)氣氛下煅燒，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔Sn02復(fù)合材料。
[0041]其中，步驟(2)中的亞錫鹽為氯化亞錫；步驟(2)中的保護(hù)氣體為氦氣。
[0042]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，其特征在于，包括C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2復(fù)合材料，其制備方法具體如下: (1)將乙二醇、乙醇和甲醇以5:4:1或5:3:2或4:4:2的比例混合，然后加入亞錫鹽，制成亞錫鹽前驅(qū)溶液； (2)將草酸加入到步驟(I)所得的亞錫鹽前驅(qū)溶液中，攪拌混合均勻，得到草酸亞錫前驅(qū)體； (3)將步驟(2)中得到的草酸亞錫前驅(qū)體在空氣中進(jìn)行煅燒，獲得納米多孔SnO2材料； (4)將步驟(3)中得到的納米多孔SnO2M料與葡萄糖溶液混合，并在45-85°C水浴條件下反應(yīng)3-6小時(shí)，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2的前驅(qū)體； (5)將步驟(4)中的C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2的前驅(qū)體在保護(hù)氣氛下煅燒，得到C骨架增強(qiáng)納米多孔SnO2復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，其特征在于，所述步驟(2)中的亞錫鹽為氯化亞錫或硫酸亞錫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用納米多孔氧化物電極材料，其特征在于，所述步驟(2)中的保護(hù)氣體為氮?dú)?、氬氣或氦氣的一種。
【文檔編號】H01M4/48GK104409704SQ201410706557
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】潘軍, 劉云建 申請人:江蘇樂科金屬材料科技有限公司