[发明专利]用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水二次电池技术领域，特别是涉及一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池。 

背景技术

随着资源的快速消耗以及越来越严重的气候异常问题，人们对于清洁的可再生能源的需求也与日俱增。锂离子二次电池属于清洁能源领域，具有安全性好，循环性能好，循环寿命长，无毒无害等特点，目前以及成为手机、平板电脑，笔记本电脑，数码相机等产品的标配电源，未来也有希望被用做大型动力电源和大型储能电源。 

随着应用领域的不断拓展，对新型的锂离子电池在能量密度方面的要求也越来越高。一般说来，商业化的锂离子电池正极一般使用钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料或磷酸铁锂等材料，目前这些正极材料的实际使用比容量约在140-160mA h g^-1之间，负极材料一般是天然石墨或人工石墨等碳材料，其理论比容量为372mA h g^-1。由于正极材料的实际比容量要低于负极材料的比容量，因此当前提高锂离子电池体积比能量的通常做法是提高正负极的压实密度，进而提高电池内活性物质的实际装填量。过高的压实密度会导致电池的安全性和循环性能下降，并且石墨负极的实际使用的比能量约为350-360mA h g^-1，已经十分接近其理论容量，因此靠增加石墨负极的压实密度来为增加正极材料的装填量的空间是很有限的。只有开发高比容量的新型负极材料才是有效提高锂离子电池体积比能量的根本途径。 

目前，人们大力研发的新型高容量负极材料主要是以锡合金和硅合金为 代表的合金类负极材料。锡的理论容量约为990mA h g^-1，硅的理论容量约为4200mA h g^-1。然而，不论是锡基负极材料还是硅基负极材料，在充放电过程中会伴随着剧烈的体积变化，这种体积变化会导致材料的晶粒开裂，进而非晶化，导致电池的循环性能变差。目前，对合金类负极的改进包括制备具有不同形貌的Sn/C，Si/C复合材料，以及在此基础上的Co，Cu，Ti等其他元素的掺杂。尽管如此，仍然不能从根本上解决由于体积膨胀导致的循环性能下降的问题。 

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池，通过制备具有介孔结构的锡酸钴CoSnO3纳米粒子团，结合新型的碳包覆工艺，从根本上解决高容量合金负极材料循环性能差的问题。 

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下： 

一种用于非水二次电池的负极材料，所述负极材料为具有介孔结构的碳包覆CoSnO₃材料。 

相应地，一种非水二次电池的负极材料的制备方法，所述方法包括： 

S1、将锡源溶液逐滴加入至钴源溶液中，采用溶液沉淀法制得前躯体材料CoSn(OH)₆； 

S2、将所述前躯体材料CoSn(OH)₆在惰性气氛下煅烧得到CoSnO₃纳米粒子团； 

S3、将CoSnO₃纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，通过水热碳包覆制得碳包覆CoSnO₃纳米粒子团； 

S4、将所述碳包覆CoSnO₃纳米粒子团在惰性气氛下煅烧得到具有介孔结构的碳包覆CoSnO₃纳米粒子团。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中锡源溶液为锡酸钠水溶液，钴源溶液为硫酸钴水溶液，步骤S3中的糖类溶液为葡萄糖溶液。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中还包括：锡源溶液和钴源溶液反应完成后，继续搅拌30min。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中“溶液沉淀法制得前躯体材料CoSn(OH)₆”具体为：将所得CoSn(OH)₆沉淀离心分离并洗涤，再将所得CoSn(OH)₆沉淀进行恒温干燥。 

作为本发明的进一步改进，所述干燥温度为80-110℃，干燥时间为10h。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中煅烧温度为300-600℃，煅烧时间为2-6h。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3具体为：