[发明专利]一种锂离子电池用Sn/C复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用Sn/C复合负极材料及其制备方法。在该方法中通过固相反应原位形成的Sn/C复合材料，制备方法包括如下步骤：以二氧化锡和金属碳化物为原料，在保护气氛围下球磨一段时间，经过加入低聚糖水溶液搅拌过滤除杂后，得到锂离子电池用Sn/C复合负极材料。本发明具有流程短，过程简单，能耗低，生产成本小，易于实现大规模生产等优点，制得的Sn/C复合负极材料在锂离子电池中展现出良好的循环性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种锂离子电池用Sn/C复合负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池已经在便携式电子设备、电动汽车等储能领域获得了广泛的应用，但是锂离子电池负极材料普遍存在容量低、循环性能差的问题。目前，商业化的锂离子电池负极材料主要以碳材料为主，其理论比容量都比较低，不能满足高容量、长寿命的二次电池的发展需求。Sn的理论比容量为994mAh/g，其突出的理论容量使得Sn成为最具发展潜力的新型锂离子电池负极材料之一。然而随着研究者们的深入研究，Sn负极材料自身差的导电性和循环性能严重限制了其在生产活动的实际应用。因此，开发和研究高性能、长寿命的锡基负极材料是推动锂离子电池进一步发展的关键。

CN111682184A公开了一种锡基复合材料的制备方法，将二氧化锡粉末、有机碳源投入高压反应设备中进行高压反应，获得碳包覆二氧化锡复合材料；对所述碳包覆二氧化锡复合材料进行碳热还原处理，获得碳包覆锡复合材料。但是，由于该方法采用高压反应和碳热还原制备，制备时间长，难以批量化生产。

发明内容

目前，Sn基负极材料的制备多以水热法为主，耗时长、产量低以及繁琐制备工艺也难以满足工业化生产的需求。本发明的目的在于提供一种锂离子电池用Sn/C复合负极材料及其制备方法，通过固相反应原位形成的Sn/C复合材料，所述固相法简单高效、易于大规模生产。

本发明的技术方案：

一种锂离子电池用Sn/C复合负极材料的制备方法，其特点包括以下步骤：

步骤(1)：将二氧化锡和金属碳化物按照质量比1：0.1～10的比例在保护气氛围下球磨1～30小时，得到Sn/C复合材料前驱体；

步骤(2)：将步骤(1)中的前驱体加入低聚糖水溶液中搅拌1-10小时，然后过滤干燥，即得到锂离子电池用Sn/C复合负极材料。

优选的，步骤(1)所述二氧化锡和金属碳化物的质量比1：1～10。

优选的，步骤(1)所述球磨10～30小时。

优选的，所述步骤(1)中金属碳化物为碳化铬、碳化钒、碳化锆、碳化钙、碳化锂和碳化镁中的一种。

优选的，所述步骤(1)中保护气为氮气、氩气和氦气中一种或几种。

优选的，所述步骤(1)中球磨的速度为500-1000转/分之间。

优选的，所述步骤(2)中低聚糖水溶液的浓度在1～100克/升。

优选的，所述步骤(2)中低聚糖为葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖中的一种或几种。

优选的，步骤(2)所述过滤后用去离子水润洗2-5次。

优选的，步骤(2)所述的干燥温度为60～120℃，干燥为真空环境，干燥时间为8～18h。

上述任一制备方法制备的锂离子电池负极用Sn/C复合材料。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

(1)本发明提供了一种简单有效的方法，即使用成本低廉和易于规模化生产的球磨法制备锂离子电池用Sn/C复合负极材料。