[发明专利]二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料的制备方法及应用，该方法包括:将三聚氰胺泡沫在保护气体下高温煅烧一定时间得到碳柔性自支撑骨架材料；将碳柔性自支撑骨架材料和锡盐按一定比例真空浸渍一段时间后干燥，得到锡盐/碳柔性自支撑复合材料；将锡盐/碳柔性自支撑复合材料在保护气体条件中煅烧，最后得到二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料，经过简单的裁剪和压制即成可直接用于电池组装的电极材料，免去了导电剂和粘合剂的加入和传统涂浆法制备电极的繁琐步骤，从而改进了电池组装技术的同时还降低了锂或钠离子电池的成本。

技术领域

本发明涉及到电池负极材料技术领域，特别是涉及到一种二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料的制备方法及应用。

背景技术

目前解决二氧化锡作为锂或钠离子电池负极循环稳定性差的主要方法包括：(1)制备纳米尺寸的二氧化锡材料，如二氧化锡纳米线、二氧化锡纳米球等，以减少其在循环过程中的体积膨胀同时缩短离子的扩散距离；(2)制备多孔二氧化锡材料，以缓冲其在充放电过程中的体积膨胀；(3)制备二氧化锡/碳复合材料，通过该方法一方面可以制备出纳米尺寸的二氧化锡缓解体积膨胀，另一方面通过碳包覆可以同时提高材料的导电性和缓冲体积膨胀，是目前最常用的解决二氧化锡材料循环稳定性差的有效途径。

目前常用的碳材料包括葡萄糖、蔗糖、沥青等热解形成的碳、石墨烯和碳纳米管等。将二氧化锡与这些碳材料复合后作为活性材料，再加入粘结剂、导电剂和溶剂等制备成浆料，涂覆在集流体上，是目前常用制备电池极片的方法。但采用这种方法，活性材料在充放电过程中发生体积膨胀，会引起活性材料和导电剂、集流体等之间发生脱离而粉化，造成电池循环稳定性差的问题。而柔性自支撑电极在制备过程中不需要添加粘结剂和导电剂，而是直接将活性材料负载到导基质上，制备过程简单方便，同时较少了电极材料的死体积，增加了活性材料的表面积，增强了整个电极材料的导电性，避免了电极材料在充放电过程中粉化现象的发生，从而提高了活性物质利用率及电极的循环稳定性。目前常用的自支撑材料包括MOF/CNT、石墨烯海绵、CNTs与氧化石墨烯复合等碳材料，但这些材料的价格较高，不利于商业化成本。

因此寻找廉价的自支撑碳材料与二氧化锡复合，是制备二氧化锡高性能锂或钠离子电池负极材料的有效措施之一。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料的制备方法。本发明的另一目的是将上述二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料应用在锂或钠离子电池。

本发明提出一种二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料的制备方法，

(1)将三聚氰胺泡沫在保护气体下高温煅烧一定时间得到碳柔性自支撑骨架材料；

(2)将碳柔性自支撑骨架材料和锡盐水溶液按一定比例真空浸渍一段时间后干燥，得到锡盐/碳柔性自支撑复合材料；

(3)将锡盐/碳柔性自支撑复合材料在保护气体条件中煅烧，得到二氧化锡/碳柔性自支撑复合材料。

进一步地，所述步骤(1)的保护气体为氩气、氮气中的一种。

进一步地，所述步骤(1)中的高温煅烧的温度为650-800℃，煅烧时间2-4h，升温速率5-10℃/min。

进一步地，所述步骤(2)的锡盐类型包括氯化亚锡或硝酸亚锡中的一种。

进一步地，所述步骤(2)的锡盐水溶液溶度为20-40wt％。

进一步地，所述步骤(2)碳柔性自支撑骨架材料与锡盐水溶液中的锡盐的质量比为1:1-1:3。

进一步地，所述步骤(2)的真空浸渍压力-0.050--0.095MPa，真空浸渍时间8-12h。

进一步地，所述步骤(2)的干燥温度40-60℃，干燥时间10-12h。