[发明专利]一种锂离子电池负极材料锡基复合金属氧化物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料的制备方法，特别涉及一种锂离子电池锡基复合金属氧化物的制备方法。

背景技术

由于锂离子电池具有平均输出电压高、比能量大、放电电压平稳、安全性高以及工作寿命长等优越性能，目前广泛应用于便携式通讯设备、航空航天、空间军事、储能设施等领域。目前，便携式电子设备、电动汽车、混合电动汽车以及空间技术的迅猛发展，对二次电池在比容量、循环寿命、安全性等方面提出了更高的要求。改进和提高电池的电化学性能可从电极材料、电解质等多方面入手。目前商业化锂离子电池的负极材料是碳素材料，由于插锂后碳电极的电位与金属锂的电位很接近，而且，大多数的电解液在此电位下不稳定，并且电解质易在电极表面分解。当电池过充时，碳电极表面易析出非常活泼的金属锂，它与电解液反应产生可燃气体混合物。在极限情况下，过量的锂化碳阳极会着火而产生爆炸，因而给电池、特别是动力电池造成很大的安全隐患。同时，石墨电极还存在电解液的共插入问题，这也影响电极的循环稳定性。所以，寻找在比碳负极电位稍正的电位下嵌入锂、廉价易得、安全可靠的新型负极材料便是必要和迫切的。其中低电位过渡金属氧化物及复合氧化物就是一类非常有前景的锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池负极材料锡基复合金属氧化物的制备方法，工艺简单，所得到的电极材料具有大的可逆容量和高库仑效率。

本发明一种锂离子电池负极材料锡基复合金属氧化物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将摩尔比为2：1：1的锂、镁、锡的三种金属的硝酸盐溶于一定质量的去离子水中，然后往溶液中加入一定量的助燃剂，搅拌后形成透明溶液；

(2)然后在100-150℃下将溶液烘干；

(3)烘干后的固体于250-500℃下低温焙烧，焙烧时间为4-6小时。；

(4)待冷却后，对低温焙烧的产物进行球磨；

(5)球磨后的细粉于600-1000℃的高温下焙烧，得到产品。

其中优选的技术方案为：

所述助燃剂为尿素、异丙醇中的一种，助燃剂的加入量为金属盐总质量的30-50％。

步骤(1)中加入去离子水的质量为金属盐总质量的3-5倍。

步骤(4)低温焙烧后的产物的球磨时间为2小时，球料比为10:1。

步骤(5)球磨后的细粉高温焙烧，温度为600-1000℃，焙烧时间为2-5小时，升温和降温的速率为1-10℃/min。

本发明的优点在于制备设备和工艺简单，成本低，适合工业化大规模生产。所得到的电极材料具有大的可逆容量和高库仑效率，且充放电时不形成SEI膜，不存在有机电解质溶剂的共插入现象，提高的电极材料的稳定性和安全性。

具体实施方式：

实施例1：

分别取质量为138克、148克和243克的LiNO₃，Mg(NO₃)₂和Sn(NO₃)₂溶于两升的去离子水中，然后往溶液中加入200克的异丙醇，搅拌后形成透明溶液。然后在120℃将溶液蒸干，蒸干后的固体在300℃焙烧5小时。待样品冷却后，球磨2小时，球料比为10：1。球磨后的细粉在马弗炉中，以1℃/min升到800℃焙烧3小时，然后再以1℃/min冷却到室温，得到产品。以下可按常规进行，以制得的产物为负极材料，乙炔黑为导电剂，聚偏氟乙烯(PVDF)为粘接剂。电池负极的配比(重量比)为：活性物质(上述球磨后的负极材料)：乙炔黑：粘接剂＝85：5：10。加入一定量的N—甲基毗咯烷酮(NMP)调匀成糊状，均匀涂在10微米厚的铜箔上，碾压烘干得到工作电极。以纯锂片为辅助电极，电解液为含锂离子的有机电解液，隔膜为微孔聚乙烯薄膜，装配成扣式电池。在0.01V-3.0V的电压范围内，以0.05C的速度在电池测试仪上进行充放电测试。首次可逆容量为571mAh/g，首次充放电效率为84％，经过30次循环，可逆容量为437mAh/g，库仑效率为97％。

实施例2：