一种中空结构Sn/SnO制造技术

一种中空结构Sn/SnO

A hollow structure Sn / SnO

【技术实现步骤摘要】
一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池负极材料的制备领域；具体涉及一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有高的能量密度、长循环寿命以及自放电小等优点，已被广泛应用在便携电子设备，如手机、笔记本电脑、ipod以及电动汽车等领域。自从1990年日本索尼公司首次研制出锂离子电池开始，其就引起学术界和工业界的极大兴趣。电极材料是制约其性能的关键因素。一般的负极材料通常为石墨类材料，这类材料来源广泛、价格低廉，但其也存在一定的缺陷，例如比容量低、易发生溶剂分子共嵌入、倍率性能差等，不能满足人们对消费电子产品的需求。锡基负极材料由于具有高比容量(～783mAhg-1)、安全性好等优点，成为动力锂离子电池用新型负极材料研究的热点之一。然而，研究者发现锡基材料在脱嵌锂过程中也会发生严重的体积膨胀，造成电极材料粉化、剥落等问题。
技术实现思路
本专利技术针对目前SnO2基负极材料体积膨胀的问题，以及Sn或SnO2基负极材料在脱嵌锂过程中由于大的体积膨胀，导致的活性材料从集流体剥离，电池性能急剧下降的问题，提供了一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法。本专利技术的方法提高了Sn/SnO2@C锂离子负极材料的高容量以及循环稳定性。为了实现上述目的，本专利技术的一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法是按下述步骤进行的：步骤一、将制备的油酸锰分散于1-十八烯中，搅拌后超声分散，梯度加热，水洗至少四次，得到油酸包覆的氧化亚锰；步骤二、将步骤一获得的油酸包覆的氧化亚锰分散于有机溶剂中，超声处理，室温下静置蒸发溶剂，溶液蒸发完毕后得到自组装的氧化亚锰；步骤三、将步骤二获得的自组装的氧化亚锰分散于有机溶剂中，室温下搅拌，得到分散液A；步骤四、将油酸锡分散于有机溶剂中得到分散液B，边搅拌边将分散液B缓慢加到步骤三获得到分散液A，室温搅拌；步骤五、然后烘干，再在惰性气氛下煅烧，研磨，再用酸浸泡刻蚀氧化亚锰模板，水洗，烘干，得到中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料；其中，步骤三和四所述的有机溶剂均与步骤二中的有机溶剂相同。进一步地限定，步骤一所述油酸锰是按下述步骤制备的：将48.7g油酸钠、15.84g锰源分散于140ml正己烷、60ml乙醇和80ml去离子水中，70℃下冷凝回流12h，得到油酸锰；所述锰源选取氯化锰、醋酸锰中的一种。进一步地限定，步骤一中按油酸锰与1-十八烯的质量比为6：48.39的配比将油酸锰分散于1-十八烯中。进一步地限定，步骤一中以500rpm～2000rpm的速率搅拌30min～60min。进一步地限定，步骤一中在超声频率为20KHz～50KHz条件下超声分散30min。3、进一步地限定，步骤一中梯度升温过程如下：以5℃min-1～10℃min-1加热至210℃～230℃，保温25min～35min，再以5℃min-1～10℃min-1加热至250℃～270℃，保温5min～25min，再以5℃min-1～10℃min-1加热至280℃～294℃，保温5min～20min，冷却至室温。进一步地限定，步骤二所述有机溶剂为正己烷、丙酮或甲苯。进一步地限定，步骤二在超声频率为20KHz下超声10min。进一步地限定，步骤三中油酸包覆的氧化亚锰的质量与有机溶剂的体积比为200～800mg：20～80ml；进一步地限定，步骤三中以500rpm～2000rpm的速率搅拌30min～6h。进一步地限定，步骤四所述油酸锡是通过下述步骤制得的：将48.7g油酸钠、11.2g锡源分散于140ml正己烷、80ml乙醇和60ml去离子水中，60℃下冷凝回流4h，得到油酸锡；所述锡源选用四氯化锡、氯化亚锡、氯化锡中的一种。进一步地限定，步骤四中锡源的质量与有机溶剂的体积比为(10～1000)mg：40mL。进一步地限定，步骤四中按氧化亚锰与油酸锡的质量比为(1～5)：1的比例将分散液B加到分散液A中。进一步地限定，步骤四中在50℃～80℃条件下边机械搅拌边加热24～48h，搅拌速度为500rpm～2000rpm。进一步地限定，步骤五中所述烘干温度为50～80℃，所述烘干时间为2～4h。进一步地限定，步骤五所述惰性气氛为氩气或氮气。进一步地限定，步骤五中煅烧温度为400～900℃，煅烧时间为2h～5h。进一步地限定，步骤五中刻蚀氧化亚锰刻蚀剂为浓度为1M～3M的HCl溶液，处理时间为2h～10h本专利技术方法制备的中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料中，中空孔尺寸为5～100nm，为Sn或SnO2的体积膨胀提供了充足的空间。本专利技术方法制备的中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料中，三维连通的碳网提供了三维导电通道，单质锡均匀镶嵌在碳材料中，进一步增加了负极材料的导电性。本专利技术方法制备的中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料中，单质Sn及SnO2颗粒尺寸较小，降低了锂离子传输路径。本专利技术方法制备的中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料，制备过程简单、安全，生产成本低，有望规模化生产。本专利技术方法制备的的中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料中，它作为锂离子电池负极材料。附图说明图1是实施例1中中空Sn/SnO2@C负极材料的XRD谱图；图2是实施例1中中空Sn/SnO2@C负极材料的TEM照片；图3是实施例1中中空Sn/SnO2@C负极材料的0.2C循环性能测试曲线，1——库伦效率，2——放电比容量，3——充电比容量；图4是实施例1中中空Sn/SnO2@C负极材料的倍率测试曲线，1——库伦效率，2——放电比容量，3——充电比容量。具体实施方式实施例1、本实施例中使用的油酸锰是按下述步骤制备的：将48.7g油酸钠、15.84g氯化锰分散于140ml正己烷、60ml无水乙醇和80ml去离子水中，70℃下冷凝回流12h，得到油酸锰。本实施例使用的油酸锡是按下述步骤制备的：将48.7g油酸钠、11.2g四氯化锡分散于140ml正己烷、80ml乙醇和60ml去离子水中，60℃冷凝回流4h，冷却，水洗除去副产物NaCl，60℃时旋转蒸发20min，除去残留的水以及有机溶剂，得到油酸锡粘稠料。本实施中一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法是按下述步骤进行的：步骤一、将6g油酸锰分散于48.39g1-十八烯中，以800rpm速度搅拌30min后在超声频率为20KHz的条件下超声分散30min，以10℃min-1加热至180℃，保温30min，再以10℃min-1加热至280℃，保温6min，再以10℃min-1加热至288℃，保温15min，冷却至室温，水洗四次，得到油酸包覆的氧化亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空结构Sn/SnO

【技术特征摘要】
1.一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是通过下述步骤完成的：
步骤一、将油酸锰分散于1-十八烯中，搅拌后超声分散，梯度加热，水洗至少四次，得到油酸包覆的氧化亚锰；
步骤二、将步骤一获得的油酸包覆的氧化亚锰分散于有机溶剂中，超声处理，室温下静置蒸发溶剂，溶液蒸发完毕后得到自组装的氧化亚锰；
步骤三、将步骤二获得的自组装的氧化亚锰分散于有机溶剂中，室温下搅拌，得到分散液A；
步骤四、将油酸锡分散于有机溶剂中得到分散液B，边搅拌边将分散液B缓慢加到步骤三获得到分散液A，室温搅拌；
步骤五、然后烘干，再在惰性气氛下煅烧，研磨，再用酸洗刻蚀氧化亚锰模板，水洗，烘干，得到中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料；
其中，步骤三和四所述的有机溶剂均与步骤二中的有机溶剂相同。


2.根据权利要求1所述的一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤一所述油酸锰是按下述步骤制备的：将48.7g油酸钠、15.84g锰源分散于140ml正己烷、60ml无水乙醇和80ml去离子水中，70℃下冷凝回流12h，得到油酸锰。


3.根据权利要求2所述的一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于所述锰源为氯化锰、醋酸锰中的一种。


4.根据权利要求1所述的一种中空结构Sn/SnO2@C锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤一中按油酸锰与1-十八烯的质量比为6g：48.39ml的配比将油酸锰分散于1-十八烯中；步骤一中以500rpm～2000rpm的速率搅拌30min～60min；在超声频率为20KHz～50KHz条件下超声分散30min；步骤一中梯度升温过程如下：以5℃min-1～10℃min-1加热至210℃～230℃，保温25min～35min，再以5℃min-1～10℃min-1加热至250℃～270℃，保温5min～25mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小萧，刘冬冬，卫增岩，郑炅坤，刘力铭，闫旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23