[发明专利]中空核壳型锑碳复合负极材料及其制备方法、二次电池

说明书

本申请属于二次电池技术领域，尤其涉及一种中空核壳型锑碳复合负极材料及其制备方法，以及一种二次电池。其中，制备方法包括步骤：获取氧族锑化物，将所述氧族锑化物与可聚合单体分散在水中，添加氧化剂进行聚合反应，得到聚合物包覆的氧族锑化物；对所述聚合物包覆的氧族锑化物进行热还原处理，得到中空核壳型锑碳复合负极材料。本申请中空核壳型锑碳复合负极材料的制备方法，采用的原料成本低，易获取，且操作简单，不依赖贵重设备，适用于工业化大规模生产和应用。且制备的中空核壳型锑碳复合材料，导电效率高，比容量高，且稳定性好。

技术领域

本申请属于二次电池技术领域，尤其涉及一种中空核壳型锑碳复合负极材料及其制备方法，以及一种二次电池。

背景技术

电力是现代社会不可或缺的能源之一，但目前发电仍然主要依靠煤，石油和天然气等化石燃料，而化石燃料的大量消耗和二氧化碳排放引起的温室效应是人们日益关注的话题。锂离子电池等可充电电池，具备能量密度高、环境友好、易于安装等特点，是非常适合智能电网储能的能源器件。目前，储能应用领域的电池还是以锂离子电池为主，但其供应量与储能领域对电池的需求量之间存在非常大的差距。锂离子电池存在锂钴资源供应有限、成本偏高等问题。发展低成本的替代电池技术，可以促进电池技术在储能领域的应用，加大可再生能源转化的电力存储，创造巨大的经济效益。

钠离子电池的工作机理与性能非常接近锂离子电池，在储能领域有巨大的应用前景。目前，相对于成熟的锂离子电池，由于正负极等关键材料的成本较高，钠离子电池的商业化应用还未能实现。负极材料方面，最接近实际应用的硬碳材料容量在300mAh/g左右，成本约20～30万元每吨，广泛应用于多种示范性钠离子电池产品中。相比较而言，锑负极材料具有更高的理论比容量(660mAh/g)，适宜的还原电势(0.6V vs Na⁺/Na)，低廉的价格(粗锑粉20万元每吨起，纯度越高价格越高，颗粒越小价格越高)以及稳定的物理化学性质，具有良好的应用前景。

目前，锑在负极材料方面的应用仍依赖于探究低成本的锑基负极材料制备方法。另外，锑在充放电过程中，其体积膨胀达到390％，容易造成电极材料的粉化脱落，从而导致电池容量迅速衰减。

发明内容

本申请的目的在于提供一种中空核壳型锑碳复合负极材料及其制备方法，以及一种二次电池，旨在一定程度上解决锑基负极材料制备成本高，方法复杂，且锑基负极材料体积膨胀率高限制其在二次电池中的应用问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种中空核壳型锑碳复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

获取氧族锑化物，将所述氧族锑化物与可聚合单体分散在水中，添加氧化剂进行聚合反应，得到聚合物包覆的氧族锑化物；

对所述聚合物包覆的氧族锑化物进行热还原处理，得到中空核壳型锑碳复合负极材料。

第二方面，本申请提供一种中空核壳型锑碳复合负极材料，所述中空核壳型锑碳复合负极材料包括：碳壳层和生长在所述碳壳层内的锑单质，且所述锑单质未填满所述碳壳层。

第三方面，本申请提供一种二次电池，所述二次电池的负极包含有上述方法制备的中空核壳型锑碳复合负极材料，或者包含有上述的中空核壳型锑碳复合负极材料。