[发明专利]一种作为锂离子电池负极的SnO2/C纳米实心球及其制备方法

说明书

本发明提供了一种作为锂离子电池负极的SnO₂/C纳米实心球的制备方法，包括以下步骤：A)将锡源化合物和交联剂在催化剂存在的条件下进行交联反应，得到交联高分子纳米实心球；B)将所述交联高分子纳米实心球碳化，得到SnO₂/C纳米实心球。本发明提供的制备方法简单，此方法制备得到的SnO₂/C纳米复合材料具有高能量密度、高功率密度和循环性能稳定的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种作为锂离子电池负极的 SnO2/C纳米实心球及其制备方法。

背景技术

随着电子设备和电动汽车的发展，锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长，在日常生活中发挥着越来越重要的作用。为了满足人们对于锂离子电池日益增长的需求，人们做了大量的工作去寻找具有高容量和优秀循环性能的新型负极材料。石墨由于其特殊的层结构成为最经典的一种负极材料，但因为它的的理论容量只有372mAh g^-1，这远不能满足当前的需要。为了解决这个问题，许多对于Si基材料，金属合金，金属氧化物和金属硫族化合物已经开展开来。因为二氧化锡具有理论容量高(790mAh g^-1)、储存资源丰富等优点，所以二氧化锡基材料被认为是锂离子电池最有前途的负极材料之一。

目前已经有许多方案用于提高SnO₂基的锂离子电池负极材料。例如，减小嵌入SnO₂颗粒的大小以减小其在作为锂离子电池负极材料时充放电脱嵌锂的过程中的体积膨胀比例，以此来减小由于体积膨胀而引起的应力从而减小 SnO₂颗粒在充放电过程当中的粉化；另外还有一个研究者将SnO₂颗粒包覆在多孔碳层中以此来保护SnO₂颗粒免于充放电过程由于体积膨胀而引起的破碎，从而提高SnO₂/C复合材料的充放电循环性能。但上述SnO₂/C复合材料复杂的制备过程一直是一个难以突破的问题。目前为止对于简易制备同时具有超细SnO₂颗粒嵌入到多空碳结构的两大优点的纳米复合材料仍是一个难题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种作为锂离子电池负极的SnO₂/C纳米实心球及其制备方法，本发明提供的制备方法简单，此方法制备得到的SnO₂/C纳米复合材料具有高能量密度、高功率密度和循环性能稳定的特点。

本发明提供了一种作为锂离子电池负极的SnO₂/C纳米实心球的制备方法，包括以下步骤：

A)将锡源化合物和交联剂在催化剂存在的条件下进行交联反应，得到交联高分子纳米实心球；

B)将所述交联高分子纳米实心球碳化，得到SnO₂/C纳米实心球。

优选的，所述锡源化合物和交联剂的摩尔比为1:(15～20)。

优选的，所述锡源化合物选自二苯基锡、三苯基锡、四苯基锡、二苯基卤化锡、三苯基卤化锡和四苯基卤化锡中的一种或多种。

优选的，所述交联剂选自二甲氧基烷烃、二甲氧基烯烃、二卤基烷烃、二卤基烯烃、烷烃二酸、烯烃二酸、二卤基烷酮和二卤基烯酮中的一种或多种。

优选的，所述交联剂选自二甲氧基甲烷、二甲氧基乙烷、二甲氧基丙烷、二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、乙二酸、丙二酸、丁二酸、二氯丙酮、二氯丁酮或二氯戊酮。

优选的，所述催化剂选自氯化铝、氯化铁、硫酸、氯化锡、氯化锌或氢氟酸。

优选的，所述进行交联反应的溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、四氯化碳、环己烷、苯、硝基苯、乙酸、乙二醇、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯和乙醇中的一种或多种。