The invention discloses a high-performance porous Sn3O4 based carbon composite material and a preparation method and application thereof. By commercializing micron sized SnO as the starting material, adding P@F 127 and silica gel in aqueous solution, the aniline monomer is dispersed in the aqueous solution by full ultrasonic mixing, and ammonium persulfate is added into the bath under ice bath to initiate polymerization, and the product after reaction is passed. After washing and drying, high performance porous Sn3O4-based carbon composites were prepared by heat treatment in Ar/H2 mixture and removal of silicon dioxide by hydrofluoric acid aqueous solution. The invention also discloses the high performance porous Sn3O4 matrix carbon composite and its application. According to the characteristics of volume effect in charging and discharging cycle of lithium battery and sodium battery negative material, the micron SnO is used as starting material, and the micron SnO is reassembled and dispersed into nanometer Sn3O4 material by ultrasound and high temperature, and is fully dispersed in porous carbon material rich in impurity atoms.
【技术实现步骤摘要】
一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂/钠离子电池负极材料
,具体涉及一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效果、少污染以及自放电率小等优点,它在总体性能上优于其它传统二次电池,一致被认为是各种便携式电子设备及电动汽车用最为理想的电源。传统锂离子电池负极材料石墨虽然循环稳定性好以及性价比较高,但是由于其充放电比容量较低,体积比容量更是没有优势,难以满足动力系统特别是电动车及混合电动车对电池高容量化的要求。因此开发具有高比容量、高充放电效率、长循环寿命的新型锂离子电池负极材料极具迫切性。在众多锡氧化物中,Sn3O4具有很高的理论储锂容量(石墨的两倍),作为锂离子电池负极材料可有效提高锂离子电池的能量密度,同时其安全性好、资源储备量丰富,是最具发展潜力的可代替石墨的锂离子电池负极材料之一。然而目前阻碍其实际应用的主要问题是其在循环充放电过程中会有较大的体积变化(300%),负极材料容易粉化,导致循环性能较差,此外,这类金属氧化物还存在导电性差的普遍问题,这也是影响其实际应用的一个重要因素。目前,一氧化锡材料已经能实现大规模的生产。然而由于其粒径较大(微米级),在电池材料中的应用时,循环性能以及倍率性能较差。如何拓展商业化一氧化锡的应用范围,已经成为制约其发展的瓶颈。
技术实现思路
针对现有问题的不足,本专利技术的第一个目的是提供一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料的制备方法;本专利技术的第二个目的是提供一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料; ...
【技术保护点】
1.一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料的制备方法,其特征在于,通过将商业化的微米级的SnO作为起始原料,添加P@F‑127、二氧化硅凝胶在水溶液中以及通过充分的超声混合,将苯胺单体分散于其中,冰浴条件下加入过硫酸铵引发聚合反应,将反应后的产物经由洗涤干燥后通过Ar/H2混合气高温处理,最后通过氢氟酸水溶液去除二氧化硅,制备得到高性能多孔Sn3O4基碳复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料的制备方法,其特征在于,通过将商业化的微米级的SnO作为起始原料,添加P@F-127、二氧化硅凝胶在水溶液中以及通过充分的超声混合,将苯胺单体分散于其中,冰浴条件下加入过硫酸铵引发聚合反应,将反应后的产物经由洗涤干燥后通过Ar/H2混合气高温处理,最后通过氢氟酸水溶液去除二氧化硅,制备得到高性能多孔Sn3O4基碳复合材料。2.根据权利要求1所述的一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:(1)取P@F-127分散于100mL去离子水中,超声搅拌直至完全溶解,再取二氧化硅凝胶溶于其中,超声搅拌20分钟,使其完全溶解;(2)在步骤(1)溶液中加入商业化SnO,超声1h,使其分散均匀,然后滴加苯胺单体,超声搅拌分散均匀,将上述溶液转移至圆底烧瓶中,在冰浴条件下搅拌20分钟;滴加浓盐酸,继续冰浴条件下搅拌;(3)配制含过硫酸铵的水溶液,将之加入上述步骤(2)溶液中;保持冰浴条件,搅拌反应12h;反应结束后抽滤,洗涤三次,真空干燥;(4)将步骤(3)的复合材料在Ar/H2混合气下高温处理,再用稀HF酸处理即得该复合材料。3.根据权利要求1或2所述的一种高性能多孔Sn3O4基碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述的SnO的颗粒直径为5~50μm;所述二氧化硅...
【专利技术属性】
技术研发人员:张文惠,岳鹿,沈超,蒲旭清,王旭,崔海涛,茅思佳,张婷婷,杨勇,关荣锋,
申请(专利权)人:盐城工学院,上海仙笑新材料科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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