[发明专利]一种制备铜锑掺杂的锡碳锂离子负极材料的方法

说明书

本发明公开一种制备铜锑掺杂的锡碳锂离子负极材料的方法，包括有以下步骤：（1）二氧化锡的掺杂改性：称取一定重量的二氧化锡、铜和锑按100：（5‑20）：（5‑20）的比例进行干法球磨混合0.5‑1.5h；（2）二氧化锡改性产品与石墨的复合造粒；（3）二次包覆改性。本发明采用铜和锑对二氧化锡进行掺杂改性，降低了锡碳复合物的膨胀特性，提升了循环性能；采用等静压成型、焙烧和打散整形工艺进行二次造粒，时间短，工艺简单，易实现工业化大规模生产；同时实现二氧化锡与石墨，石墨与石墨之间造粒的优点，又能实现对二氧化锡和石墨进行表面改性的功能；采用二次包覆可以明显改善二次造粒过程中产生的表面缺陷，提升产品的首次效率和循环性能。

技术领域

本发明涉及负极材料领域技术，尤其是指一种制备铜锑掺杂的锡碳锂离子负极材料的方法。

背景技术

随着科技的发展，社会的进步，人们对高比能量、高功率、长寿命、安全环保的二次电池的需求日益增强。传统的碳负极材料已经不能满足新一代锂离子电池高能量、高功率的要求，因此开发新型高容量非碳负极材料具有非常重要的意义。

目前石墨类材料的实际容量已接近理论容量（372mAh/g），其进一步提升的空间非常有限；金属Sn及其氧化物能与Li形成合金，理论容量为 994 mAh/g，是石墨类材料的两倍多，同时锡基材料作为锂离子电池负极材料还具备安全性能高、倍率性能好、与电解液相容性好、价廉环保等特点，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。而锡基材料目前存在的最大问题就是循环性能欠佳，这主要是由于Sn在和Li 合金化/去合金化过程中，体积会发生极大变化，从而导致电极材料逐渐变形开裂，进而粉化、失效。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种制备铜锑掺杂的锡碳锂离子负极材料的方法，其能够提高生产效率、降低制造成本、快速有效制备产物和改善锡基负极材料体积膨胀提高电池的循环性能和容量保持率。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种制备铜锑掺杂的锡碳锂离子负极材料的方法，包括有以下步骤：

（1）二氧化锡的掺杂改性：称取一定重量的二氧化锡、铜和锑按100：（5-20）：（5-20）的比例进行干法球磨混合0.5-1.5h；然后放置气氛炉中进行热处理，在氮气保护下以3-7℃/min升温至700-950℃恒温1-4小时；冷却至室温，得到改性产品；

（2）二氧化锡改性产品与石墨的复合造粒：将二氧化锡改性产品进行400目过筛，取其筛下料与石墨、沥青、酚醛树脂按比例用V形混合机25hz混合0.5-1.5h，其比例为石墨：二氧化锡改性产品：沥青：酚醛树脂=100：15：（5-20）：（3-15）；将混合物放入等静压设备中以8-12MPa/min的速度升压至140-160MPa恒压8-15min，再以3-7MPa/min的速度泄压至常压；然后将成型物料放进焙烧室进行焙烧，在氮气气氛下从室温开始以4-6 ℃/min 的速度升温至140-160℃，恒温 80-100 min，再以4-6 ℃/min 的速度升温至 500-700 ℃，恒温200-280 min；冷却至室温，对成型物料进行鄂破初碎，然后进入辊压磨进行打散整形，将D50控制在12-14um，初步得到锡碳复合二次造粒产品；

（3）二次包覆改性：将步骤（2）制得的锡碳复合二次造粒产品与高温沥青按100：（3-10）的比例用V形混合机25hz混合0.5-1.5h，然后放置气氛炉中进行碳热还原，在氮气保护下以4-6℃/min升温至800-1050℃恒温1-3小时；冷却至室温，得到最终二次包覆改性产品。

作为一种优选方案，所述二氧化锡、铜和锑的D50均为1-3μm。

作为一种优选方案，所述石墨为高纯天然球形石墨，其D50为8-10um；沥青为中温沥青，其D50为4-6um；酚醛树脂D50为4-6um。