一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法，该方法先使用锑通过水热反应对二氧化锡进行掺杂，然后以葡萄糖为碳源通过水热反应对其进行碳包覆处理，之后经过高温热处理生成高性能的离子电池负极材料。在以锑比锡为6％～7％的摩尔比进行掺杂时，所生成的离子电池负极材料具有均匀的纳米颗粒结构，同时展示了非常优异的电化学性能。将其作为锂离子电池负极材料时，在0.5C的电流密度下循环400圈后，其放电比容量仍能维持在1500～1820mAh/g。制备碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料所使用的原料是葡萄糖、氯化锡、氯化锑和碳酸氢铵等，来源广泛，价格便宜，而且这种电极材料制备工艺简单可控，条件温和，设备简易。

Preparation method of carbon coated antimony doped tin oxide two ion battery anode material

The invention discloses a preparation method of carbon-coated antimony-doped tin dioxide anode material for ion batteries. The method firstly uses antimony to dope tin dioxide through hydrothermal reaction, then uses glucose as carbon source to carry out carbon-coated treatment by hydrothermal reaction, and then generates high-performance ionic electricity after high-temperature heat treatment. Tank anode material. When the molar ratio of antimony to tin is 6%-7%, the anode materials of ion batteries have uniform nanoparticle structure and excellent electrochemical performance. When it is used as anode material for lithium-ion batteries, the specific discharge capacity can still be maintained at 1500-1820mAh/g after 400 cycles at 0.5C current density. Carbon-coated antimony-doped tin dioxide anode materials for ion batteries are made from glucose, tin chloride, antimony chloride and ammonium bicarbonate, etc. The raw materials are widely available and inexpensive. Moreover, the preparation process is simple and controllable, the conditions are mild, and the equipment is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法
本专利技术涉及离子电池负极材料的制备，更特别地说，是指一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池是一种基于锂离子在正负电极间传输的可充放电池，锂离子电池具有能量密度高，电压高，安全性好,无污染,无记忆效应，循环寿命长，可快速充放电，自放电小，工作温度范围宽等特点。基于上述优点，锂离子电池已成为手机、照相机、笔记本电脑等便携式电子产品的主要能源装置，同时也非常有可能应用于动力汽车、便携可穿戴电子设备等未来产品。因此锂离子电池及其电极材料的研究日益称为社会的焦点。锂离子电池负极材料主要分为两类，其一是碳材料，包括活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等，但是它们受到自身理论容量低的限制；另一类过渡金属氧化物，例如四氧化三铁、二氧化锡等，虽然它们具有较高的理论比容量，但是它们的导电性差，循环稳定性不好。因此目前提高容量和增强循环稳定性及导电性是锂离子电池负极材料的研究重点，主要通过采用碳材料与过渡金属氧化物复合方法来增大复合材料的比表面积、优化孔结构以及增强导电性及循环稳定性。在各种过渡金属氧化物物中，二氧化锡合成工艺简单、价格较低且具有较高的理论容量，是理想的锂离子电池负极材料。目前二氧化锡基锂离子电池负极材料的研究主要集中在制备具有高比表面积、多孔结构、合理的孔径分布、较小的内阻、高电导率、高性价比、良好的循环稳定性以及具有特殊结构的锂离子电池负极材料上。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是制备一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料。本专利技术的目的之二是将制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料作为锂离子电池的负极。本专利技术制备一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料包括有下列步骤：步骤一，锑掺杂二氧化锡的制备；将五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)和三氯化锑(SbCl3)以锑锡摩尔比为6％～7％的比例溶解在去离子水中，得到溶液A；然后将碳酸氢铵(NH4HCO3)加入到溶液A中，搅拌10分钟后，得到溶液B；将所得溶液B转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并以160℃～180℃的温度保温8～15小时后，取沉淀物，即锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的五水合四氯化锡、0.070g～0.082g的三氯化锑、0.30g～0.36g的碳酸氢铵；步骤二，碳包覆锑掺杂二氧化锡的制备；将步骤一制得的锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到纯净的锑掺杂二氧化锡；所述杂质为氯离子；将纯净的锑掺杂二氧化锡溶解于去离子水中，搅拌均匀后，加入葡萄糖，得到溶液C；将所得溶液C转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并在160℃～180℃保温8～15小时后，取沉淀物，即碳包覆锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的锑掺杂二氧化锡、0.5g～0.7g葡萄糖；步骤三，高温热处理；将步骤二制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡用乙醇洗涤除去杂质，得到纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡在70℃～80℃的真空烘箱中干燥；得到干燥的碳包覆锑掺杂二氧化锡；将干燥的碳包覆锑掺杂二氧化锡在氩气氛下及煅烧温度为500℃～700℃下煅烧1.5～3小时，得到碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：①制备碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料采用的原料是葡萄糖、氯化锡、氯化锑和碳酸氢铵，材料来源简单，绿色安全，价格低廉，可以实现大规模生产。②在水热反应中采用锑元素掺杂至二氧化锡，通过控制锑与锡的掺杂比(为6％～7％的摩尔比)，使得得到的锑掺杂二氧化锡材料具有更高的导电性能，同时锑掺杂有利于缩小二氧化锡的粒径从而减轻其体积膨胀增强循环稳定性，还可以增大比表面积有助于和电解液之间的充分接触。③在水热反应中采用葡萄糖包覆锑掺杂二氧化锡材料，来提高俚离子电池的导电性及循环稳定性，碳包覆能够有效抑制锑掺杂二氧化锡材料的聚集，并限制其在充放电循环期间的体积膨胀，可以达到改善并提高电化学性能的目的。④经本专利技术方法获得的电极材料其比容量明显增加，并且其稳定性得到很好的保持。附图说明图1为实施例1制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的扫描电镜(SEM)照片。图2为实施例1制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的高分辨透射电镜(HRTEM)照片。图3为实施例1制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的XRD图。图4为将实施例1制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料用作锂离子电池中，在0.5C的电流密度下的放电曲线。图5为将实施例1制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料用作锂离子电池中的交流阻抗图。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术制备一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料包括有下列步骤：步骤一，锑掺杂二氧化锡的制备；将五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)和三氯化锑(SbCl3)以锑锡摩尔比为6％～7％的比例溶解在去离子水中，得到溶液A；然后将碳酸氢铵(NH4HCO3)加入到溶液A中，搅拌10分钟后，得到溶液B；将所得溶液B转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并以160℃～180℃的温度保温8～15小时后，取沉淀物，即锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的五水合四氯化锡、0.070g～0.082g的三氯化锑、0.30g～0.36g的碳酸氢铵；步骤二，碳包覆锑掺杂二氧化锡的制备；将步骤一制得的锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到纯净的锑掺杂二氧化锡；所述杂质为氯离子；将纯净的锑掺杂二氧化锡溶解于去离子水中，搅拌均匀后，加入葡萄糖，得到溶液C；将所得溶液C转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并在160℃～180℃保温8～15小时后，取沉淀物，即碳包覆锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的锑掺杂二氧化锡、0.5g～0.7g葡萄糖；步骤三，高温热处理；将步骤二制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡用乙醇洗涤除去杂质，得到纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡在70℃～80℃的真空烘箱中干燥；得到干燥的碳包覆锑掺杂二氧化锡；将干燥的碳包覆锑掺杂二氧化锡在氩气氛下及煅烧温度为500℃～700℃下煅烧1.5～3小时，得到碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料。在本专利技术中，锂离子电池负极制备包括有下列步骤：在研钵中手动对碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料进行研磨，得到粒径小于10微米的离子电池负极粉料；将离子电池负极粉料、乙炔黑和粘结剂聚四氟乙烯，以质量比为8:1:1进行混合均匀，然后用滴管滴加1～5滴N-甲基-2-吡咯烷酮，再混合，得到电池负极混合材料；然后将电池负极混合材料涂覆在泡沫镍的表面，然后在70℃～80℃的真空烘箱中干燥10～12小时得到负极；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一，锑掺杂二氧化锡的制备；将五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)和三氯化锑(SbCl3)以锑锡摩尔比为6％～7％的比例溶解在去离子水中，得到溶液A；然后将碳酸氢铵(NH4HCO3)加入到溶液A中，搅拌10分钟后，得到溶液B；将所得溶液B转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并以160℃～180℃的温度保温8～15小时后，取沉淀物，即锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的五水合四氯化锡、0.070g～0.082g的三氯化锑、0.30g～0.36g的碳酸氢铵；步骤二，碳包覆锑掺杂二氧化锡的制备；将步骤一制得的锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到纯净的锑掺杂二氧化锡；所述杂质为氯离子；将纯净的锑掺杂二氧化锡溶解于去离子水中，搅拌均匀后，加入葡萄糖，得到溶液C；将所得溶液C转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并在160℃～180℃保温8～15小时后，取沉淀物，即碳包覆锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的锑掺杂二氧化锡、0.5g～0.7g葡萄糖；步骤三，高温热处理；将步骤二制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡用乙醇洗涤除去杂质，得到纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡在70℃～80℃的真空烘箱中干燥；得到干燥的碳包覆锑掺杂二氧化锡；将干燥的碳包覆锑掺杂二氧化锡在氩气氛下及煅烧温度为500℃～700℃下煅烧1.5～3小时，得到碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料。...

【技术特征摘要】
1.一种碳包覆锑掺杂二氧化锡的离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一，锑掺杂二氧化锡的制备；将五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)和三氯化锑(SbCl3)以锑锡摩尔比为6％～7％的比例溶解在去离子水中，得到溶液A；然后将碳酸氢铵(NH4HCO3)加入到溶液A中，搅拌10分钟后，得到溶液B；将所得溶液B转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并以160℃～180℃的温度保温8～15小时后，取沉淀物，即锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的五水合四氯化锡、0.070g～0.082g的三氯化锑、0.30g～0.36g的碳酸氢铵；步骤二，碳包覆锑掺杂二氧化锡的制备；将步骤一制得的锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到纯净的锑掺杂二氧化锡；所述杂质为氯离子；将纯净的锑掺杂二氧化锡溶解于去离子水中，搅拌均匀后，加入葡萄糖，得到溶液C；将所得溶液C转移到50mL的以聚四氟乙烯内衬的高压釜中，并在160℃～180℃保温8～15小时后，取沉淀物，即碳包覆锑掺杂二氧化锡；用量：20mL的去离子水中加入0.7g～0.8g的锑掺杂二氧化锡、0.5g～0.7g葡萄糖；步骤三，高温热处理；将步骤二制得的碳包覆锑掺杂二氧化锡用去离子水洗涤以除去杂质，得到洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将洗涤后的碳包覆锑掺杂二氧化锡用乙醇洗涤除去杂质，得到纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡；所述杂质为多余的葡萄糖；将纯净的碳包覆锑掺杂二氧化锡在70℃～80℃的真空烘箱中干燥；得到干燥的碳包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高秋明，张强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11