[发明专利]锂离子电池负极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用，所述方法包括：利用含SnO₂/C纳米球前驱体的第二溶液和含乙酰丙酮镍的第三溶液通过同轴静电纺丝制备SnO₂/C@Ni纳米纤维前驱体；将所述SnO₂/C@Ni纳米纤维前驱体经氧化、碳化处理得到SnO₂/C@Ni纳米纤维复合材料，即所述锂离子电池负极纳米纤维复合材料。本发明的SnO₂/C@Ni纳米纤维复合材料作为锂离子电池负极材料，导电性和结构稳定性得到显著提升，且具有良好的电化学稳定性和倍率性能，具有商业化的应用价值。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及锂离子电池负极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

二氧化锡(SnO₂)锂离子电池负极材料被认为是最有希望替代商用石墨负极材料，成为下一代新型锂离子电池负极材料的材料之一，由于其高的理论比容量、广阔的环境储备、环境友好无污染以及更高的安全性等优点。然而， SnO₂材料所固有的电子传输性能差，充放电过程中伴随着严重的体积膨胀收缩等特性，导致SnO₂材料充放电过程中不断地发生粉化和二次团聚的现象，进而失去电化学活性，性能快速衰减。

为了解决SnO₂负极材料的上述问题，人们进行了大量的研究和尝试，与碳材料复合，制备纳米结构，制备空心和多孔结构等，但目前的制造方法，制备成本高，难以实现大规模商业化生产；而且现有技术中，制备的电池负极材料电化学稳定性、倍率性能较差等问题，亟待进一步的改进。

发明内容

为此，本发明提供锂离子电池负极纳米纤维复合材料及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种锂离子电池负极纳米纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括：利用含SnO₂/C纳米球前驱体的第二溶液和含乙酰丙酮镍的第三溶液通过同轴静电纺丝制备SnO₂/C@Ni纳米纤维前驱体；

将所述SnO₂/C@Ni纳米纤维前驱体经氧化、碳化处理得到SnO₂/C@Ni 纳米纤维复合材料，即所述锂离子电池负极纳米纤维复合材料。

本发明的一个实施例中，所述SnO₂/C纳米球前驱体的制备方法为：

将锡酸钾加入水中，搅拌、超声至全部溶解得到锡酸钾溶液，再加入葡萄糖，持续搅拌至全部溶解，得到第一溶液，将所述第一溶液加入水热反应釜中，并置于180℃防爆烘箱中，反应4h，将反应产物经洗涤、离心、干燥，得到所述SnO₂/C纳米球前驱体。

其中，所述第一溶液中，锡酸钾的质量分数是1％-10％，葡萄糖与锡酸钾的质量比是0.5-10。

本发明的一个实施例中，所述第二溶液的配制方法为：

将聚丙烯腈(PAN)加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，80℃下搅拌30 min至完全溶解，加入所述SnO₂/C纳米球前驱体，搅拌30min，得到所述第二溶液。

本发明的一个实施例中，所述第二溶液中，所述聚丙烯腈的质量分数为 1％-30％，所述SnO₂/C纳米球前驱体与所述聚丙烯腈的质量比值为0.1-5。

本发明的一个实施例中，所述第三溶液的配制方法为：

将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，60℃下搅拌30min至PVP全部溶解，再加入乙酰丙酮镍，继续搅拌30min，得到第三溶液；