[发明专利]中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极及其制备方法

权利要求书

1.中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极，其特征在于，该锂电池负极由三维多孔骨架和多孔结构的中空柱组成，中空柱的中空空间中具有纳米铜颗粒，纳米铜颗粒将中空柱的中空空间分隔为多孔结构，中空柱的壁面成分为二氧化锡，三维多孔骨架的表面弥散分布有与三维多孔骨架结合为一体的纳米铜颗粒，三维多孔骨架的成分为铜和氧化亚铜，或者三维多孔骨架的成分为铜，中空柱均匀分布于三维多孔骨架的表面并与三维多孔骨架结合为一体。

2.根据权利要求1所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极，其特征在于，中空柱的直径为0.5～1μm，长度为0.6～2μm。

3.根据权利要求1或2所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极，其特征在于，中空柱的壁厚为50～200nm。

4.根据权利要求1或2所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极，其特征在于，中空柱的中空空间中的纳米铜颗粒以及三维多孔骨架表面弥散分布的纳米铜颗粒的粒径为50～100nm。

5.权利要求1至4中任一权利要求所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将去除氧化层并清洗后的泡沫铜在空气氛围中于390～420℃进行热处理，泡沫铜被部分氧化成氧化铜，在氧化过程中，泡沫铜的表面生长出氧化铜纳米线，得到表面覆盖有氧化铜纳米线的三维多孔氧化铜-铜；

(2)将表面覆盖有氧化铜纳米线的三维多孔氧化铜-铜在氩气氛围中于800～900℃进行热分解，氧化铜被部分热分解为氧化亚铜，在热分解过程中，氧化铜纳米线聚集生长形成氧化亚铜柱，得到表面覆盖有氧化亚铜柱的三维多孔氧化亚铜-氧化铜-铜；

(3)将表面覆盖有氧化亚铜柱的三维多孔氧化亚铜-氧化铜-铜浸没于氯化钠的乙醇-水溶液中，然后滴加四氯化锡的乙醇溶液，氧化亚铜柱上的部分氧化亚铜被四氯化锡置换通过柯肯达尔效应形成中空二氧化锡-氧化亚铜柱，同时三维多孔氧化亚铜-氧化铜-铜基体中的氧化铜溶解在溶液中，得到表面覆盖有中空二氧化锡-氧化亚铜柱的三维多孔氧化亚铜-铜；

(4)将表面覆盖有中空二氧化锡-氧化亚铜柱的三维多孔氧化亚铜-铜浸没于稀硫酸中，中空二氧化锡-氧化亚铜柱中的氧化亚铜被稀硫酸还原成纳米铜颗粒，纳米铜颗粒被包裹在中空二氧化锡柱的中空空间中，同时，三维多孔氧化亚铜-铜基体中的氧化亚铜被稀硫酸部分还原或全部还原成纳米铜颗粒，最终得到中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜一体化锂电池负极或者中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极。

6.根据权利要求5所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在空气氛围中以10～12℃/min的升温速率升温至390～420℃并在该温度保温6～8h，即得表面覆盖有氧化铜纳米线的三维多孔氧化铜-铜。

7.根据权利要求5所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在氩气氛围中以10～12℃/min的升温速率升温至800～900℃并在该温度保温2～4h，即得表面覆盖有氧化亚铜柱的三维多孔氧化亚铜-氧化铜-铜。

8.根据权利要求5至7中任一权利要求所述中空多孔二氧化锡-氧化亚铜-铜或中空多孔二氧化锡-铜一体化锂电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，氯化钠的乙醇-水溶液由氯化钠、无水乙醇和水配制而成，先将氯化钠溶解在水中得到浓度为75～110g/L的氯化钠溶液，将氯化钠溶液与无水乙醇混匀得到，无水乙醇与水的体积比为100:(2～4)；四氯化锡的乙醇溶液中，四氯化锡的浓度为0.7～0.8g/L。