一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及了一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，首先将纯锑粉（Sb，分析纯度＞98%）微米颗粒溶解处理，加入纯锡粉（Sn，分析纯，纯度＞98%）微米颗粒和包裹剂助剂溶剂在反应器中加热反应生成SbSn微米混合物，再将混合物SbSn移入NP‑10自传公转自带冷却装置的纳米粉碎机加入C(纳米碳管,直径10‑30nm，长度1‑10micrometers,纯度＞90%，灰粉＜0.2%，比表面积90‑350m²/g）粉通过纳米粒子和微米粒子之间的撞击粉碎磨碎摩擦剪切的作用，形成活性微粒表面发生反应附着达到改性目的的C包覆SbSn材料，最后纯化处理。

Preparation method of negative electrode nano composite material for lithium ion battery

The invention relates to a preparation method of a lithium ion battery negative electrode nanocomposite. First, the pure antimony powder (Sb, analysis purity > 98%) micron particles is dissolved, and the pure tin powder (Sn, pure, purity > 98%) micron particles and the additive solvent of the inclusion agent are heated to produce SbSn micron mixture in the reactor. The mixture SbSn was moved into the nanometer powder mill of NP 10 autobiography and self transfer cooling device to add C (nano carbon tube, diameter 10 30nm, length 1 10micrometers, purity > 90%, ash powder < 0.2%, and specific surface area 90 350m /g) powder to form the activity through the collision and grinding of nanoparticles and micron particles to form the activity of friction and shear. The surface of the particles was reacted and adhered to the modified C coated SbSn material, and finally purified.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法
本专利技术涉及多元化合物制备
，特别是涉及一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，属于液相+固相结合技术。
技术介绍
能源信息和环境已经成为全世界关注的三大问题，高能电池与这三大问题有密切关系，目前高能电池被广泛应用于各类电子产品等传统领域外，还在个人数字系统、便携式设备、内置式人工器官、电能储备系统、电动汽车、航天卫星、机器人等新型民用和军事领域的得到迅猛的发展。随着工业技术的发展，人们对3C产品、航天飞行器储能电源提出更高的要求，要求比能量高;相对锂电极的电极电位低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(&lt;10m2/g)，真密度高(&gt;2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富，价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。这里需要说的是碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒，目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。近年来随着对碳材料研究工作的不断深入，已经发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构，锂在其中的嵌入－脱嵌不但可以按化学计量LiC6进行，而且还可以有非化学计量嵌入－脱嵌，其比容量大大增加，由LiC6的理论值372mAh/g提高到700mAh/g～1000mAh/g，因此而使锂离子电池的比能量大大增加。目前，已研究开发的锂离子电池负极材料主要有：石墨、石油焦、碳纤维、热解炭、中间相沥青基炭微球（MCMB）、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最有应用价值。锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。石墨类碳材料的插锂特性是：（1）插锂电位低且平坦，可为锂离子电池提供高的、平稳的工作电压。大部分插锂容量分布在0.00~0.20V之间(vs.Li+/Li)；（2）插锂容量高，LiC6的理论容量为372mAh.g-1;（3）与有机溶剂相容能力差，易发生溶剂共插入，降低插锂性能。石油焦类碳材料的插、脱锂的特性是：（1）起始插锂过程没有明显的电位平台出现；（2）插层化合物LixC6的组成中，x=0.5左右，插锂容量与热处理温度和表面状态有关；（3）与溶剂相容性、循环性能好。将来预期发展的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。锡的氧化物包括氧化亚锡、氧化锡和其混合物，都具有一定的可逆偖锂能力，偖锂能力比石墨材料高，可达500mAh/g以上，但首次不可逆容量也较大。由于Sn在与锂合金的过程中体积非常大，可以达到100-300%，材料内部可以产生支持母体，可以避免或缓冲材料的体积膨胀，使金属锂的沉积问题得到很大改善。低成本、高性能、大功率、高安全、环境友好是锂离子电池的发展方向。锂离子电池作为一种新型能源的典型代表，有十分明显的优势，同时有一些不足需要改进。可以预料，随着研究的深入，从分子水平上设计出来的各种规整结构或掺杂复合结构的正负极材料以及相配套的功能电解液将有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将会是継镍镉、镍氢电池之后，在今后相当长一段时间内，市场前景最好、发展最快的一种电池。锂离子电池已经创造了辉煌，而未来必将有更大的辉煌。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，其包括如下步骤：1.一种多元化合物纳米电子油墨复合式的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1、首先将Sb微米粉和浓度为10％~90％质量分数的盐酸，在65-90℃下氧化反应1-8h形成溶解液，盐酸和Sb粉料重量比例为2:1至6:1之间；S2、产物和固态Sn粉按照质量分数5-65%:95—35%的比例加入乙醇和包裹剂1:1混合液，按7:3：1的质量百分比的比例混合均匀；S3、再将混合物置于反应器中，加入蒸馏水使填充度达到50-90%，继续加入偶联剂，偶联剂和粉末质量百分比为0.01-0.05：1，反应器中通入惰性气体并升温至400-800°C后反应8-28h，得到反应产物，真空干燥后放在蒸馏水中进行超声波20min分散清洗沉淀得到SbSn合金微米粒子粉体；S4、再将SbSn合金微米粒子粉体移入NP-10自传公转自带冷却装置的纳米粉碎机研磨，中途加入质量分数的30-90%的C（碳）微米或纳米管研磨，加入溶剂包裹剂偶联剂助磨；S5、最后再将混合物移入反应器中，通入惰性气体，以5°加速升温只至300°，保温8-12h,自然冷却至室温保存移入再分散机中分散5-20min；S6、纯化处理，形成C包覆SbSn的SWNTs的纯度&gt;90%纳米材料。作为本专利技术的进一步改进，一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，步骤S1中Sb粉和溶剂分2-5次加入，在40-45℃水浴预热，待溶解后加适量水溶解5min过滤，蒸发滤液，控制水温温度45±5℃。作为本专利技术的进一步改进，一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法：氧化锆珠介质直径：0.1-2mm；公转速度1500-2500r/min(rpm),研磨时间：15-300min，通过冷却工作室内工作温度来控制材料温度上升，冷却温度-15至-30°；材料和介质比重：100mg材料/1g/5g用0.1-2.5g锆珠；1g材料用0.01-20g锆珠；5-10g料用0.01-35g锆珠；100-500g料用0.1-600g锆珠材料和介质容积比＜10%筛网：尼龙筛网,网眼0.05-0.10mm，分离氧化锆球0.1-0.6mm。作为本专利技术的进一步改进：10-15min后加入水、异丙醇，按1：1比例稀释溶解后（添加量为0.1%-0.2%），计量喷雾或滴加的方式在二次粉碎的原体表面进行助磨2-6h。作为本专利技术的进一步改进：将粉体移入纳米搅拌分散机，把装有材料的容器固定在支架上，以465-510G的加速度搅拌材料，机械倾斜30-50°，顺时针旋转5-10min，停止30秒再逆时针旋转5-10min，转速1500-3000r/min(rpm)，静止2min后，以350-400/min(rpm)低速分散3-5min,分散研磨机工作温度同样控制在至-15至-30°。作为本专利技术的进一步改进，将粉料溶于质量分数1；1；1的液态氧化性酸高锰酸钾：重铬酸钾：双氧水混合液加入一定比例的清水水溶液洗涤三次再用去离子水洗涤一次，然后将剩下的不溶物分散到含阳离子表面活性剂0.1-5.0%的水溶液中,超声震荡2-3h后,在N2中磁力搅拌下微孔过滤静置2-10min,得到SWNTs的纯度&gt;90%产物。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术是一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，通过简单易制备的工艺手法，采用液固合成，尤其是在机械混合过程中通过剪切力的作用，粉体的团聚被打开，粉体的表面被偶联剂接枝，由于偶联剂与金属粒子形成的物理和化学链接，界面相互作用增强粘结性，使C粒子表面能下降，相互间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1、首先将Sb微米粉和浓度为10％~90％质量分数的盐酸，在65‑90℃下氧化反应1‑8h形成溶解液，盐酸和Sb粉料重量比例为2:1至6:1之间；S2、产物和固态Sn粉按照质量分数5‑65%:95—35%的比例加入乙醇和包裹剂1:1混合液，按7:3：1的质量百分比的比例混合均匀；S3、再将混合物置于反应器中，加入蒸馏水使填充度达到50‑90%，继续加入偶联剂，偶联剂和粉末质量百分比为0.01‑0.05：1，反应器中通入惰性气体并升温至400‑ 800°C后反应8‑ 28h，得到反应产物，真空干燥后放在蒸馏水中进行超声波20min分散清洗沉淀得到SbSn合金微米粒子粉体；S4、再将SbSn合金微米粒子粉体移入NP‑10自传公转自带冷却装置的纳米粉碎机研磨，中途加入质量分数的30‑90%的C（碳）微米或纳米管研磨，加入溶剂包裹剂偶联剂助磨；S5、最后再将混合物移入反应器中，通入惰性气体，从5°加速升温只至300°，保温8‑12h,自然冷却至室温保存移入再分散机中分散5‑20min；S6、纯化处理，形成C包覆SbSn的SWNTs的纯度>90%纳米材料。...

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1、首先将Sb微米粉和浓度为10％~90％质量分数的盐酸，在65-90℃下氧化反应1-8h形成溶解液，盐酸和Sb粉料重量比例为2:1至6:1之间；S2、产物和固态Sn粉按照质量分数5-65%:95—35%的比例加入乙醇和包裹剂1:1混合液，按7:3：1的质量百分比的比例混合均匀；S3、再将混合物置于反应器中，加入蒸馏水使填充度达到50-90%，继续加入偶联剂，偶联剂和粉末质量百分比为0.01-0.05：1，反应器中通入惰性气体并升温至400-800°C后反应8-28h，得到反应产物，真空干燥后放在蒸馏水中进行超声波20min分散清洗沉淀得到SbSn合金微米粒子粉体；S4、再将SbSn合金微米粒子粉体移入NP-10自传公转自带冷却装置的纳米粉碎机研磨，中途加入质量分数的30-90%的C（碳）微米或纳米管研磨，加入溶剂包裹剂偶联剂助磨；S5、最后再将混合物移入反应器中，通入惰性气体，从5°加速升温只至300°，保温8-12h,自然冷却至室温保存移入再分散机中分散5-20min；S6、纯化处理，形成C包覆SbSn的SWNTs的纯度&gt;90%纳米材料。2.根据权利要求1所述一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中Sb粉和溶剂分2-5次加入，在40-45℃水浴预热，待溶解后加适量水溶解5min过滤，蒸发滤液，控制水温温度45±5℃。3.根据权利要求1所述一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中：氧化锆珠介质直径：0.1-2mm；公转速度1500-2500r/min(rpm),研磨时...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州唯赫光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32