[发明专利]一种锂离子电池二硫化锡/碳负极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二硫化锡/碳负极复合材料及其制备方法与应用，属于锂离子电池材料领域。包括以下步骤：(1)将含锡化合物粉末放入管式炉中，在保护气氛下进行高温热解反应，获得的样品用去离子水清洗，即可得到锡碳复合材料；(2)锡碳复合材料溶于去离子水中，超声分散得到溶液A；(3)将硫脲加入到步骤(2)得到的溶液A中，搅拌获得溶液B；(4)将得到的溶液B转移至反应釜中，进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，得到沉淀C；(5)将沉淀C依次用去离子水、无水乙醇离心洗涤，置于真空干燥箱中干燥，得到二硫化锡/碳复合材料。本发明方法工艺简单、成本低，可大量合成且产率高。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种锂离子电池二硫化锡/碳负极复合材料及其制备方法与应用，属于锂离子电池材料领域。

背景技术

如今，由于化石能源的大规模使用，环境污染问题受到了广泛的关注，为了延缓甚至阻止环境退化的进程，人们逐渐倾向于使用清洁无污染的能源，而锂离子电池则是一个不错的选择。锂离子电池具有循环性能好、能量密度高、无记忆效应、环保等优点，已成功地取代了传统的铅酸蓄电池并商业化。商业石墨负极只能提供372mAh/g的比容量，这就要求我们寻找高性能的负极材料来满足人类日益增长的能源需求。目前锡基材料由于具有较高的理论比容量受到了极大地关注，其中，层状二硫化锡材料由于其独特的CdI2层状六角结构有利于锂的嵌入和脱出，被认为是最具有前景的负极材料之一。然而，较大的体积膨胀和低的电导率是限制其实际应用的两个关键问题。

通常，二硫化锡与碳材料复合以减轻体积膨胀和提高电导率。例如，CN107394129A公开了一种二硫化锡-碳纳米管复合电极材料的制备方法，以硫代乙酰胺、五水四氯化锡和多壁碳纳米管分别作为硫源、锡源和碳源，通过水热法来制得二硫化锡-碳纳米管复合材料(刘辉，邓璐等[P])。最近，Wu等人以硫脲、五水四氯化锡和还原氧化石墨烯分别作为硫源、锡源和碳源，采用水热和低温化学气相沉积技术制备了三元化合物SnS₂/C-rGO(Y.-Q.Wu,Y.-S.Zhao,W.-J.Meng,et al.Nanoplates-assembled SnS₂nanoflowers with carboncoating anchored on reduced graphene oxide for high performance Li-ionbatteries.Applied Surface Science,2021,539,148283-148291)。目前，主要通过水热法来合成二硫化锡/碳复合材料，在制备过程中，锡源和碳源是以两种不同的物质加入溶剂中，它们的来源也不同。这样的制备过程比较繁琐，极大地增加了原材料成本，不利于大规模生产。因此，合成一种来自于同一物质的锡源和碳源的复合材料，且能够降低原材料成本，简化制备过程，这对工业化生产具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池二硫化锡/碳负极复合材料的制备方法，其制备过程简单。

本发明通过以下技术方案实现：

一种二硫化锡/碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含锡化合物放入管式炉中，在保护气氛下进行高温热解反应，在管式炉中升温到一定温度，保温一段时间，反应完成后，自然冷却至室温，获得的样品用水清洗，即可得到锡碳复合材料；

(2)将一定量的锡碳复合材料溶于水中，超声分散，得到溶液A；

(3)将一定量硫脲加入到步骤(2)得到的溶液A中，搅拌，得溶液B；

(4)将步骤(3)得到的溶液B转移至反应釜中，进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，得到沉淀C；

(5)将步骤(4)得到的沉淀C依次用水、无水乙醇离心洗涤，随后置于真空干燥箱中干燥，得到二硫化锡/碳复合材料。