[发明专利]一种钴锡合金复合负极材料的制备方法

说明书

本发明涉及负极材料领域，尤其涉及一种钴锡合金复合负极材料。所述制备方法包括：1)将配制为预液，搅拌后向预液中加水，旋蒸后得到模板液；2)向模板液中加入钴盐和尿素，搅拌后进行恒温水热，水热完成后冷却并过滤出沉淀物；3)对沉淀物进行超声震荡，使其均匀分散形成悬浊液，随后旋蒸并干燥，得到粉末状的钴前驱体；4)将钴前驱体、二氧化锡和碳粉混合成为混合粉料，对混合粉料进行高能球磨，制得复合合金粉末；5)将复合合金粉末、导电剂和粘结剂混合制成浆料涂覆于基体材料表面，烘干压片即制得钴锡合金复合负极材料。本发明钴锡合金复合负极材料在电化学性能上有所提升、使用安全性和使用寿命上有所提升，具有明显的性能优势。

技术领域

本发明涉及负极材料领域，尤其涉及一种钴锡合金复合负极材料的制备方法。

背景技术

随着世界人口的快速增长和经济的持续发展，能源消耗量不断增加。大力开发和开展新能源是可持续发展的必然锂离子电池具有比能量大、工作电压高、无记忆效应且对环境友好等优点，不仅在手机、相机、笔记本等小型电器中得到了广泛的应用，而且在电动车、卫星、战斗机等大型电动设备中的应用也备受青睐。锂离子电池性能的提升和应用范围的拓宽在很大程度上取决于负极材料性能的提高和成本的下降。目前，商业化的锂离子电池负极材料通常为碳系材料，如石墨、中间相碳微球等，他们的比容量较低，而且结构不够稳定，经不起大电流充放电。所以虽然现阶段的锂离子电池已经基本满足便携小型设备的需要，但电动车所需的大型动力锂离子电池所用材料仍需我们的改进和研发。

锡基负极材料中的二氧化锡作为一种绿色、自然界储量丰富、有较高理论容量(790mAh·g^-1)的材料，被广泛应用在锂离子电池负极材料中，而且二氧化锡价格低廉，低毒性，对环境污染小，可以替代碳材料成为新型锂电池负极材料。但是二氧化锡作为锂离子电池负极材料时存在着循环性能差、在充放电过程中存在着巨大的体积膨胀(在满负载电荷时体积相较于初始状态膨胀300％)，反复的体积剧烈变化会造成活性材料粉化、脱离导电基底、负极材料变形、晶体结构被破坏等严重后果，甚至有可能产生较大的安全隐患，并且此类情况在快速、频繁或者大电流充放电时，会很快发生，锂电池负极材料会更快地崩溃。

此外，在充放电过程中，二氧化锡与电解液的界面上会生长出较厚的SEI膜，SEI膜的存在会对锂离子的移动造成阻挡，导致锂离子的移动速度变慢，会造成首次放电不可逆容量的产生。并且，本身金属氧化物的电导率不高，这也影响了它的高倍率充放电性能。

因此，提供一种比容量高、锂离子充放电过程中体积膨胀小、循环性能良好的锂电池负极材料具有重要意义。

发明内容

为解决现有的用于锂离子电池负极材料中的锡金属或锡合金等存在缺陷，导致其存在易损坏、存在安全隐患以及性能不佳等问题，本发明提供了一种钴锡合金复合负极材料的制备方法，其首先要实现制具有良好电化学性能和使用寿命的钴锡合金复合负极材料的目的，并在此基础上进一步使制备更加高效且环保，实现部分物料的可回收利用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种钴锡合金复合负极材料的制备方法，所述钴锡合金复合负极材料的制备方法包括以下制备步骤：

1)将金刚烷和聚乙二醇嵌二段共聚物溶于四氢呋喃配制为预液，搅拌一段时间后向预液中加水，随后旋蒸去除四氢呋喃，得到模板液；

2)向模板液中加入可溶性钴盐和尿素，搅拌一段时间后置于工业水热釜中进行恒温水热，水热完成后冷却并过滤出沉淀物；

3)将沉淀物置于乙醇中超声震荡，使其均匀分散形成悬浊液，随后旋蒸并干燥，得到粉末状的钴前驱体；

4)将钴前驱体、二氧化锡和碳粉按比例混合成为混合粉料，对混合粉料进行高能球磨，高能球磨后制得复合合金粉末；