[发明专利]一种提高锂电池负极材料二氧化锡电池性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高锂电池负极材料二氧化锡电池性能的方法。主要包括如下步骤：将含有CuCl的SnOsubgt;2/subgt;粉末、乙炔黑、聚偏氟乙烯(PVDF)按照一定的质量比进行准确称量后混合并研磨，之后按照常规方法制备为电极。进行常规的充放电测试。结果显示，在0.2A g‑1下，掺杂CuCl可提高SnOsubgt;2/subgt;的放电容量25％～50％。在1Ag‑1循环20圈后，掺杂CuCl的SnOsubgt;2/subgt;的放电比容量是纯SnOsubgt;2/subgt;的2.0～4.5倍。结果证明，掺杂CuCl可显著提高锂电池SnOsubgt;2/subgt;负极材料的容量和倍率性能。本发明工序简单，成本低廉，适合规模化工业生产。

技术领域

本发明涉及一种提高锂电池性能的方法，特别是一种提高锂电池负极材料二氧化锡电池性能的方法，属于能源材料技术领域。

背景技术

锂离子电池，简称锂电池，是一种环境友好的新型二次电池，因其具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和对环境污染小等优点，在移动电话、笔记本电脑、混合动力电动汽车等领域得到了广泛的应用。负极材料是锂电池的重要组成部分。作为传统锂电池负极材料的石墨，存在理论比容量低、安全性有待提高等明显不足，因此开发新型锂电池负极材料已经成为目前锂电池研究领域的一个热点。近年来，研究发现，可作为锂电池负极材料的金属氧化物有很多，例如TiO₂、MoO₂、Li_xFe₂O₃和SnO₂等。其中，由于SnO₂材料的理论比容量可以达到782mAh g^-1，且无毒，储量丰富，价格便宜，具有潜在的商业前景。然而，深入研究发现，SnO₂电极材料在充放电循环过程中，体积膨胀率超过200％，且存在导电率低等不足，这些严重限制了SnO₂电极材料的规模化生产和商业化应用。

经检索发现，现有技术中已有一些提高SnO₂负极材料电池性能的方法。如，缩小SnO₂颗粒的粒径，制备纳米尺度的SnO₂，或制备不用形貌的SnO₂，或将碳材料掺杂到SnO₂中得到复合材料。具体举例如下：CN115901865A，公开了一种制备二维氮化碳/二氧化锡复合材料的方法；CN107046127A，提出了一种制备二氧化锡/铁酸镍/石墨烯复合材料的方法。但以上方法普遍存在成本高、制备工序复杂等不足。因此，研发新方法，以提高SnO₂的电池性能，仍是目前的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高锂电池负极材料二氧化锡电池性能的方法。即通过添加少量氯化亚铜到SnO₂中，使SnO₂的放电比容量、倍率性能和循环稳定性得到大幅度的提高。

本发明的构思是这样的，将氯化亚铜粉末按不同质量比掺杂于二氧化锡粉末中，得到的混合物作为活性物质，之后在混合物中加入乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)以及少量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，经过搅拌后得到膏状物，随后，将膏状物涂布在铜箔集流体上，经真空干燥后得到改进后的二氧化锡电极。之后，将得到的电极与单质锂片组装成半电池，测试其电化学性能。结果显示，此方法可显著提高SnO₂的容量、循环稳定性和倍率性能。

具体的，本发明的方法，包括以下步骤：

(1)材料准备

二氧化锡(SnO₂)粉末，分析纯CuCl氯化亚铜粉末，乙炔黑，聚偏氟乙烯(PVDF)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，有机电解液，商业锂电池负极用铜箔，锂片；

(2)SnO₂电极的制备

①单独SnO₂电极的制备