一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法，包括以下步骤：S1、制作模板球溶液；S2、制作微球粉末，取S1中制得的模板球溶液，加过硫酸钾混合、搅拌、加热，逐滴加入苯乙烯、甲基丙烯酸、二乙烯基苯的混合物，反应后离心分离，水洗、干燥得到微球粉末；S3、制作空心微球粉磨，将S2中干燥得到微球粉末溶解在DMF中，然后搅拌、离心分离、水洗，直至上层清液无白色沉淀，超声、冷冻干燥；S4、磺化反应；S5、煅烧，将S4中得到的白色粉末进行煅烧得到分红材料粉末，本发明专利技术通过电极材料不会引起自身团聚，电化学性能优越是一种具有发展前景的锂电负极材料，具有较好的倍率性能。具有较好的倍率性能。具有较好的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子材料制备
，具体是一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池主要由正负极、隔膜、电解液和外壳等部分组成，整个电池的充放电循环则利用Li
+
在正负极之间的嵌/脱来实现。负极作为锂离子电池的关键组成部分之一，从某种意义上来说，与锂离子电池性能的优劣息息相关。传统的锂电负极材料的成分一直以天然石墨或改良石墨为主，然而但石墨的理论容量低(372mAh g
‑1)，制造过程也面临着充电时间长、单体容量密度低等技术瓶颈。在过去的几年里，锡氧化物SnO2因为具有宽带隙(Eg＝3.6eV)，理论容量为782mAh g
‑1而备受关注。然而SnO2电极材料具有较高的不可逆容量，使得锡基锂电负极材料在首次循环后比容量大幅度降低，极大的削弱了其高容量优势。另外在SnO2负极嵌/脱锂反应中伴随着巨大的体积膨胀和收缩效应，进而导致材料粉化，使得SnO2电极材料在循环过程中稳定性下降。目前已见的用于优化SnO2电极材料报道方法主要有以下三个方面：一是采用纳米化的方式，制备单组分的一维及多维纳米材料。在制备过程中通过控制其形貌和尺寸获得比表面积更大的纳米材料，从而增大界面面积，缩短Li
+
迁移路径，提高储锂性能；二是制备活性碳/SnO2复合材料，利用碳基体作为支撑，缓冲体积变化的同时又能抑制SnO2自身团聚，从而提高材料的性能，另外碳本身作为储锂材料也能提供部分容量；三是制备非活性金属或金属氧化物/SnO2复合材料，利用非储锂活性的金属材料作为缓冲层，同时构成一个导电体系，缓解体积效应的同时又能提高电导率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法，一份所述SnO2/多孔碳中空复合微球的制备包括以下步骤：
[0006]S1、制作模板球溶液，甲基丙烯酸分散到蒸馏水中，再依次加入苯乙烯、过硫酸钾，反应后分散至蒸馏水中，制得模板球溶液；
[0007]S2、制作微球粉末，取S1中制得的模板球溶液，加过硫酸钾混合、搅拌、加热，逐滴加入苯乙烯、甲基丙烯酸、二乙烯基苯的混合物，反应后离心分离，水洗、干燥得到微球粉末；
[0008]S3、制作空心微球粉磨，将S2中干燥得到微球粉末溶解在DMF中，然后搅拌、离心分离、水洗，直至上层清液无白色沉淀，超声、冷冻干燥，得到PS
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co
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PMAA空心微球白色粉末；
[0009]S4、磺化反应，将S3中得到的PS
‑
co
‑
PMAA空心微球白色粉末放入烧杯中加入浓硫酸，搅拌、离心分离，用无水乙醇洗涤至少一次，然后将所得溶液放入烧杯中，超声溶解得到
超声溶液，将SnCl2·
2H2O溶液滴加到上述超声溶液中，搅拌，然后进行离心分离，水洗多次，冷冻干燥；
[0010]S5、煅烧，将S4中得到的白色粉末进行煅烧得到分红材料粉末。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述S1中称取0.4
‑
1g甲基丙烯酸分散到100mL蒸馏水中，加入5
‑
10g苯乙烯，在N2氛围下不断搅拌，温度达到80℃时，加入0.2
‑
0.8g过硫酸钾，反应24h，离心、洗涤，然后分散至150mL蒸馏水中，制得模板球溶液。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述S2中取模板球溶液45mL，加H2O 55mL，过硫酸钾0.1
‑
0.5g混合，在室温下搅拌30min，加热升至80℃，恒温10min，逐滴加入2
‑
4g苯乙烯、0.4
‑
0.6g甲基丙烯酸、0.01
‑
0.1g二乙烯基苯的混合物，80℃油浴反应24h，离心分离，水洗多次、70℃干燥。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述S3中将干燥后的微球粉末溶解在100mL DMF中，室温搅拌12h，离心分离，水洗至少一次，直至上层清液无白色沉淀，超声30min，冷冻干燥，得到PS
‑
co
‑
PMAA空心微球白色粉末。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：所述微球粉末溶解在100mL DMF中，室温搅拌12h，离心分离，水洗，反复操作三次。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述S4中将PS
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co
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PMAA空心微球白色粉末放入烧杯中加入10
‑
15mL浓硫酸，在40℃
‑
60℃水浴下搅拌1
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2h，离心分离，用无水乙醇洗涤至少一次，然后将所得溶液放入烧杯中，超声15min，将配制的浓度为0.02
‑
0.08mol/L的SnCl2·
2H2O溶液滴加到上述超声溶液中，搅拌10
‑
12h，然后进行离心分离，水洗多次，冷冻干燥。
[0016]作为本专利技术进一步的方案：所述S5中将所得白色粉末放入陶瓷舟，置于管式炉中，在氩气氛围下以1℃/min的升温速率升至500
‑
550℃煅烧2h，得到复合材料粉末。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过种子乳液聚合法(两步无皂乳液聚合)制备了具有非交联内核和交联外壳的PS
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co
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PMAA模板球，除核后利用磺化反应引入锡源，最终经过高温煅烧制得了空腔直径约80nm，外径约120
‑
150nm的SnO2/多孔碳中空复合微球。适当的SnO2负载量下，该电极材料不会引起自身团聚，电化学性能优越是一种具有发展前景的锂电负极材料。在120次循环后，电容量为476mAh g
‑1，甚至在1000mA g
‑1的高电流密度下，仍能维持298mAh g
‑1的可逆容量，具有较好的倍率性能。
附图说明
[0018]图1为本申请实施例1
‑
3合成的SnO2/HC复合微球的TEM图；
[0019]图2为本申请实施例1
‑
3合成的SnO2/HC复合微球的XRD图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例1
[0022]聚苯乙烯
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co
‑
聚甲基丙烯酸(PS
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法，其特征在于，一份所述SnO2/多孔碳中空复合微球的制备包括以下步骤：S1、制作模板球溶液，甲基丙烯酸分散到蒸馏水中，再依次加入苯乙烯、过硫酸钾，反应后分散至蒸馏水中，制得模板球溶液；S2、制作微球粉末，取S1中制得的模板球溶液，加过硫酸钾混合、搅拌、加热，逐滴加入苯乙烯、甲基丙烯酸、二乙烯基苯的混合物，反应后离心分离，水洗、干燥得到微球粉末；S3、制作空心微球粉磨，将S2中干燥得到微球粉末溶解在DMF中，然后搅拌、离心分离、水洗，直至上层清液无白色沉淀，超声、冷冻干燥，得到PS
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co
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PMAA空心微球白色粉末；S4、磺化反应，将S3中得到的PS
‑
co
‑
PMAA空心微球白色粉末放入烧杯中加入浓硫酸，搅拌、离心分离，用无水乙醇洗涤至少一次，然后将所得溶液放入烧杯中，超声溶解得到超声溶液，将SnCl2·
2H2O溶液滴加到上述超声溶液中，搅拌，然后进行离心分离，水洗多次，冷冻干燥；S5、煅烧，将S4中得到的白色粉末进行煅烧得到复合材料粉末。2.根据权利要求1所述的一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法，其特征在于，所述S1中称取0.4
‑
1g甲基丙烯酸分散到100mL蒸馏水中，加入5
‑
10g苯乙烯，在N2氛围下不断搅拌，温度达到80℃时，加入0.2
‑
0.8g过硫酸钾，反应24h，离心、洗涤，然后分散至150mL蒸馏水中，制得模板球溶液。3.根据权利要求1所述的一种SnO2/多孔碳中空复合微球的制备方法，其特征在于，所述S2中取模板球溶液45mL，加H2O 55mL，过硫酸钾0.1
‑
0.5g混合，在室温下搅拌30min，加热升至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆洋晓，陈海涛，杨阳，张沁沁，李刚，
申请(专利权)人：合肥融捷能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：