[发明专利]用于锂离子电池的氧化锡/碳复合电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极材料的制造方法，具体涉及一种用于锂离子电池电极材料的氧化 锡/碳复合材料的制备方法。

背景技术

自从1990年Sony公司首次用石墨等碳材料取代金属锂做锂二次电池负极，并成 功实现商业化以来，因为石墨类材料的容量有限(理论容量只有372mAh/g)，人们一 直在致力寻找循环性能好，容量更高的负极材料。锡单质及其氧化物作为锂离子电池 的负极材料有比容量高、安全性好的优势，但是限制其应用的最主要问题是在插锂时 合金会产生体积膨胀，造成电极粉化甚至脱落，点接触变差而失效，循环性能差。将 锡金属或氧化物制成纳米颗粒，可有效缓解体积膨胀问题，然而由于纳米颗粒具有极 大的比表面积，表面能较大，在电化学过程中特别容易发生团聚长大，循环性能依然 没能得到改善。

克服上述问题的有效办法是采用复合材料，碳类负极材料在充放电过程中体积变 化较小，具有良好的循环性能，所以常选择碳材料与合金组成复合材料。制备碳锡复 合材料常用的方法是水热法，即通过热解葡萄糖来包覆锡材料，但是由于水热法一次 性制备太少，而且条件要求苛刻，不适于大规模生产，阻碍了它的工业应用。另外一 种常用的方法是球磨法，通过球磨将锡材料和碳材料混匀，这种方法虽然适用于大规 模生产，但是，球磨法还是停留在物理混合阶段，不能将锡材料镶嵌到碳材料中，无 法阻碍锡的团聚，循环性能依然得不到改善。大部分文献或专利中提到的锡碳复合负 极材料的制备都或者过于复杂，或者对设备要求比较高，或者原料过于昂贵导致成本 过高，难以实现工业化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述制备方法的缺点，提供一种原料廉价易 得、制备方法简单，用作锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性和较高比容量的 氧化锡/碳复合材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它由下述步骤组成：

1、制备氧化锡/酚醛树脂复合材料

将锡原料、酚醛树脂溶于盛有溶剂的烧杯中，酚醛树脂与锡原料、溶剂的质量比 为1∶0～2∶5，搅拌至溶液透明，以1～2滴/秒的速度滴加质量分数为20％的氨水水 溶液，至溶液凝结成块状，将该块状物均匀分散在蒸馏水中，用溶剂过滤器抽滤，用 蒸馏水洗涤2次，制备成氧化锡/酚醛树脂复合材料。

上述的锡原料为SnCl₄·5H₂O、SnCl₂·2H₂O、SnC₂O₄、Na₂SnO₃·3H₂O中的任意一种； 溶剂为无水乙醇、丙酮、甲醇、甲酸中的任意一种。

2、制备氧化锡/碳复合电极材料

将步骤1中制备的氧化锡/酚醛树脂复合材料转入管式炉中，在氮气气氛中，以 5℃/分钟的升温速率升温至560～630℃，恒温碳化0.5～2小时，制备成氧化锡/碳 复合电极材料。

本发明的制备氧化锡/酚醛树脂复合材料步骤1中，酚醛树脂与锡原料、溶剂的 最佳质量比为1∶1.1∶5。

本发明锡原料最佳为SnCl₄·5H₂O，溶剂最佳为无水乙醇。

本发明采用溶剂共混法制备锡盐和酚醛树脂共混液，再添加化合物将锡盐转化为 氧化锡，最后经碳化制备氧化锡/碳复合电极材料。本发明采用氧化锡/碳复合电极材 料可有效缓解锂离子电池由于反复充放电引起的体积膨胀，具有很好的循环稳定性和 比容量。该制备方法简单易操作，原料廉价易得，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的氧化锡/碳复合电极材料的X-射线衍射图。

图2是本发明实施例1制备的氧化锡/碳复合电极材料组装成的电池的循环容量 曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

1、制备氧化锡/酚醛树脂复合材料