[发明专利]一种锂离子电池负极用锡碳复合材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于：

采用多孔高分子酚醛树脂作为锂离子电池负极复合材料的碳基质原材料来源，采用含锡氯盐水溶液作为锂离子电池负极复合材料的锡质原材料来源，利用多孔高分子酚醛树脂的孔洞结构，将该多孔高分子酚醛树脂置于含锡氯盐水溶液中，通过加入氨水水溶液在含锡氯盐水溶液中形成氢氧化锡沉淀填充于孔洞中，经过高温焙烧使其发生多孔高分子酚醛树脂的裂解和碳化反应，得到锡碳复合材料，其中锡含量为35-70wt％。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于：所述多孔高分子酚醛树脂含有0.4-1nm的微孔和2-50nm的介孔，孔容0.4-2.4cm³g^-1，比表面450-1000m²g^-1。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于所述多孔高分子酚醛树脂是用酚单体和醛单体按摩尔比为1∶1-1∶5溶解于溶剂中，其中酚单体的浓度为0.5-1.5mol/L，醛单体为0.5-2.5mol/L，加入酸或碱做催化剂，经反应合成的多孔聚合物。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于：所述酚单体为苯酚、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚中的一种或多种；所述醛单体为乙醛、甲醛和苯甲醛中的一种或多种；所述溶剂为水或者乙醇；所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种；所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种。

5.根据权利要求1-4任一所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于：所述含锡氯盐为二氯化锡、四氯化锡、五水四氯化锡中的至少一种，含锡氯盐水溶液中锡的浓度为1-4mol/L。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于：所述高温焙烧是600-750℃下恒温焙烧1-10小时。

7.一种锂离子电池负极用锡碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备多孔高分子酚醛树脂

制备多孔高分子树脂的原料为酚单体和醛单体，将酚单体和醛单体按摩尔比为1∶1-1∶5溶解于溶剂中，其中酚单体的浓度为0.5-1.5mol/L，醛单体为0.5-2.5mol/L，加入酸或碱做催化剂，用酸做催化剂时，酸的浓度在0.1-5mol/L；用碱做催化剂时，碱的浓度在0.1-2mol/L，合成反应得到多孔高分子酚醛树脂。

产物自然冷却后捣碎，80-120℃真空干燥6-18小时，真空度为-0.1MPa，研钵中磨成粉末待用，合成的多孔聚合物含有0.4-1nm的微孔和2-50nm的介孔，孔容为0.4-2.4cm³g^-1，比表面高达450-1000m²g^-1；

(2)配置含锡的氯盐溶液

准确称量一定量的含锡氯盐溶解于去离子水中，溶液中锡的浓度为1-4mol/L；

(3)制备含锡高分子酚醛树脂

将步骤(1)制得的多孔高分子酚醛树脂加入到步骤(2)的锡盐溶液中，多孔高分子酚醛树脂与锡盐的质量比为1∶1-1∶3，浸泡3-9个小时后，向溶液中逐滴加入15-30wt％的氨水水溶液，在加入氨水水溶液的过程中剧烈搅拌，所加入氨水水溶液的量按全部沉淀溶液里的锡盐来计算并稍微过量，得混合悬浮液，再经过滤，并用蒸馏水洗涤，80-120℃真空干燥6-18小时，真空度为-0.1MPa，得到氢氧化锡沉淀于多孔高分子酚醛树脂的孔洞中的含锡高分子酚醛树脂；

(4)制备锡碳复合材料

将步骤(3)干燥后的混合物在保护气氛下，以1-10℃/min升温速率加热，于600-750℃下恒温焙烧1-10小时，进行多孔高分子酚醛树脂的裂解和碳化反应，得到锡占35-70％的锂离子电池负极用锡碳复合材料。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中合成反应是将反应物装入反应釜中密封保温，反应釜中温度在30-180℃范围内，保温时间为0.5小时到30天，当温度超过溶剂沸点时，用高压反应釜装料。