[发明专利]锂离子电池负极材料及其制备方法和应用在审

专利信息
申请号: 201910758763.5 申请日: 2019-08-16
公开(公告)号: CN110620218A 公开(公告)日: 2019-12-27
发明(设计)人: 权泽卫;侯振;赵西夏 申请(专利权)人: 南方科技大学
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/38;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司: 44237 深圳中一专利商标事务所 代理人: 曹小翠
地址: 518055 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 纳米晶合金 负极材料 锡锑 锂离子电池 材料结构 粒径均匀 锂离子电池负极材料 双金属合金材料 电位 惰性气体氛围 表面活性剂 充放电过程 合金化反应 添加还原剂 循环稳定性 安全性能 材料内部 理论容量 配体置换 体积变化 锡前驱体 有机溶剂 有效抑制 粗产物 前驱体 锂离子 短链 制备
【权利要求书】:

1.一种锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

获取锡前驱体,在惰性气体氛围下,将所述锡前驱体与有机溶剂进行混合脱气处理,得到第一反应液;

获取表面活性剂,在惰性气体氛围下,将所述表面活性剂添加到所述第一反应液中,升温至200~215℃,得到第二反应液;

获取还原剂,在惰性气体氛围下,将所述还原剂添加到所述第二反应液中,反应5~10分钟,得到第三反应液;

获取锑前驱体,在惰性气体氛围下,将所述锑前驱体添加到所述第三反应液中,反应5~7分钟后,纯化处理,得到锡锑纳米晶合金粗产物;

获取短链配体,将所述短链配体与所述锡锑纳米晶合金粗产物进行混合处理,得到锡锑纳米晶合金负极材料。

2.如权利要求1所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述表面活性剂、所述还原剂、所述锑前驱体和所述锡前驱体的摩尔比为(0.05~0.1):1:1:(2~4)。

3.如权利要求1或2所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,将所述锡前驱体与有机溶剂进行混合脱气处理的步骤包括:在惰性气体氛围下,将所述有机溶剂与所述锡前驱体混合后,真空脱气5~10分钟,得到第一反应液。

4.如权利要求3所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,将所述表面活性剂添加到所述第一反应液中,升温至200~215℃的步骤包括:将所述表面活性剂添加到所述第一反应液中,以5℃/分钟~10℃/分钟的速率升温至200~215℃,得到第二反应液。

5.如权利要求1、2或4所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述锡前驱体选自氯化亚锡和/或四氯化锡;和/或,

所述有机溶剂为油胺和1-十八烯的混合溶液,其中所述油胺和所述1-十八烯的混合比例为1:(7.5~10);和/或,

所述表面活性剂选自六甲基二硅胺和/或三正辛基膦;和/或,

所述还原剂选自羰基钨和/或一氧化碳;和/或,

所述锑前驱体选自氯化锑和/或三碘化锑;和/或,

所述短链配体选自正丁胺和/或硫醇。

6.如权利要求5所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,将所述还原剂添加到所述第二反应液中的步骤包括:在惰性气体氛围下,获取羰基钨溶解在有机溶剂中,得到浓度为10mg/ml~20mg/ml的羰基钨溶液;然后将所述羰基钨溶液添加到所第述二反应液中;和/或,

将所述锑前驱体添加到所述第三反应液中的步骤包括:在惰性气体氛围下,获取氯化锑溶解在有机溶剂中,得到浓度为10mg/ml~20mg/ml的述锑前驱体溶液,将所述锑前驱体溶液的添加到所述第三反应液中。

7.如权利要求1或2或4或6所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述纯化处理的步骤包括:将所述锑前驱体添加到所述第三反应液中,反应5~7分钟后冷却至室温,以丙酮或正己烷和乙醇的混合溶液为洗脱剂,离心处理2~3次,得到锡锑纳米晶合金粗产物。

8.如权利要求7所述的锂离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,将所述短链配体与所述锡锑纳米晶合金粗产物混合处理的步骤包括:将短链配体与所述述锡锑纳米晶合金粗产物混合后搅拌10小时以上,分离得到锡锑纳米晶合金负极材料。

9.一种锂离子电池负极材料,其特征在于,所述锂离子电池负极材料包含锡锑纳米晶合金,所述锡锑纳米晶合金的粒径为15~30纳米。

10.一种锂离子电池,其特征在于,包括正极、负极、隔膜和电解液,所述负极包含有如权利要求1~8任一方法制备的锂离子电池负极材料,或者包含有如权利要求9所述的锂离子电池负极材料。

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