锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法技术

技术编号:3247923 阅读:169 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法,步骤如下:将计算量的分析纯硫酸边搅拌边倒入一定量的去离子水中,所得硫酸溶液的浓度为60~200g.L↑[-1];趁热加入分析纯硫酸亚锡,保持液温在50摄氏度以上并不断搅拌使其全部溶解,硫酸亚锡的含量为20~120g.L↑[-1];分别加入称量好的分析纯硫酸高铈和计算量的添加剂,不断搅拌使其全部溶解,硫酸高铈的含量为5~60g.L↑[-1];在0.4~4A.dm↑[-2]电流密度下,以10微米厚铜箔为基体进行电镀,得到锡/铈合金镀层。本发明专利技术的特点:本方法制得的合金材料用作锂离子电池负极具有比容量高、首次充放电效率高、循环性能稳定的优点。(*该技术在2024年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法。技术背景锂离子电池具平均输出电压高、比能量大、放电电压平稳、安全性高以及工作寿命长等优点,可用作移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机、照相机等移动电子产品的电源,还可以作为DVD以及电动自行车的电源,其应用领域非常广阔。为了进一步提高锂离子电池的性能,人们对锡基负极材料进行了深入研究。将锡的复合氧化物作为锂离子电池负极材料,由于锂与氧化物中的氧反应生成氧化锂导致大的不可逆容量损失,使正负极难以匹配[Eur.Patent 0651450,A1(1995);J.Electrochem.Soc.,144(9)2045-2052(1997);J.Solid State Electrochem.3(1999)]。采用锡合金如锡铁、锡镁、锡铜等作为负极材料,由于在充放电循环过程中发生较大的体积膨胀收缩,使电极粉化脱落,导致容量迅速衰减[Solid StateIonics,113/115(1998)57;J.Power Sourses,68(1997)87;J.PowerSourses,81/82(1999)383]
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种易重复的锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法。本方法制得的合金材料用作锂离子电池负极进行充放电循环性能稳定。本专利技术的具体内容锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法,步骤如下:(1)将计算量的分析纯硫酸边搅拌边倒入一定量的去离子水中,所得硫酸溶液的浓度为60~200g·L-1;(2)趁热加入分析纯硫酸亚锡,保持液温在50摄氏度以上并不断搅拌使其全部溶解,硫酸亚锡的含量为20~120g·L-1;(3)分别加入称量好的分析纯硫酸高铈和计算量的添加剂,不断搅拌-->使其全部溶解,硫酸高铈的含量为5~60g·L-1;(4)在0.4~4A·dm-2电流密度下,以10微米厚铜箔为基体进行电镀,得到锡/铈合金镀层。本专利技术的特点:本方法制得的合金材料用作锂离子电池负极具有比容量高、首次充放电效率高、循环性能稳定的优点。本专利技术制备的合金材料进行充放电性能测试过程如下:1.以制备的锡/铈合金为工作电极,以纯锂片为辅助电极,电解液为含锂离子的有机电解液,隔膜为微孔聚乙烯或聚丙烯薄膜,装配成扣式电池。2.室温下进行恒流充放电实验,充放电电流密度为40mA·g-1、160mA·g-1、400mA·g-1,充放电电压变化范围0.01~1.0V(vs.Li/Li+)。结果表明:本方法制得的锡/铈合金材料以40mA·g-1、160mA·g-1、400mA·g-1的电流密度进行充放电,首次可逆容量最高分别为392mAh·g-1、368mAh·g-1、349mAh·g-1,第二十次循环的可逆容量分别为357mAh·g-1、331mAh·g-1、312mAh·g-1。具体实施例方式实施例1将56克密度为1.84g·ml-1的分析纯硫酸一边搅拌一边加入约350ml去离子水中,趁热加入16克分析纯硫酸亚锡,保持液温在50摄氏度以上并不断搅拌使其全部溶解;加入6克分析纯硫酸高铈,不断搅拌使其全部溶解后加入10ml添加剂;最后加入去离子水至400ml。在0.4A·dm-2电流密度下,在10微米厚铜箔上电镀得到锡/铈合金A。对锡/铈合金A进行恒流充放电性能测试,以40mA·g-1、160mA·g-1、400mA·g-1的电流密度进行充放电,首次可逆容量分别为383mAh·g-1、358mAh·g-1、340mAh·g-1,首次充放电效率为81%、78%、74%,第二十次循环的可逆容量分别为345mAh·g-1、319mAh·g-1、301mAh·g-1。实施例2将实施例1中硫酸高铈的加入量变为18克,电镀时的电流密度变为0.8A·dm-2,其它过程同实施例1。所得锡/铈合金B以40mA·g-1、160mA·g-1、400mA·g-1的电流密度进行充放电,首次可逆容量分别为369mAh·g-1、347mAh·g-1、328mAh·g-1,首次充放电效率为84%、82%、79%,第二-->十次循环的可逆容量分别为335mAh·g-1、317mAh·g-1、305mAh·g-1。实施例3将实施例1中硫酸亚锡的加入量变为32克,硫酸高铈的加入量变为36克,硫酸的加入量变为84克,其它过程同实施例1。所得锡/铈合金C以40mA·g-1、160mA·g-1、400mA·g-1的电流密度进行充放电,首次可逆容量分别为362mAh·g-1、341mAh·g-1、324mAh·g-1,首次充放电效率为83%、80%、76%,第二十次循环的可逆容量分别为316mAh·g-1、303mAh·g-1、291mAh·g-1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法,其步骤如下:(1)将计算量的分析纯硫酸边搅拌边倒入一定量的去离子水中,所得硫酸溶液的浓度为60~200g.L↑[-1]; (2)趁热加入分析纯硫酸亚锡,保持液温在50摄氏度以上并不 断搅拌使其全部溶解,硫酸亚锡的含量为20~120g.L↑[-1];(3)分别加入称量好的分析纯硫酸高铈和计算量的添加剂,不断搅拌使其全部溶解,硫酸高铈的含量为5~60g.L↑[-1];(4)在0.4~4A.dm↑[-2]电流 密度下,以10微米厚铜箔为基体进行电镀,得到锡/铈合金镀层。

【技术特征摘要】
1、一种锂离子电池锡/铈合金负极材料及制备方法,其步骤如下:(1)将计算量的分析纯硫酸边搅拌边倒入一定量的去离子水中,所得硫酸溶液的浓度为60~200g·L-1;(2)趁热加入分析纯硫酸亚锡,保持液温在50摄氏度以上并不断搅拌使其全部溶解,硫酸亚...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹立辉高俊奎秦兴才
申请(专利权)人:天津力神电池股份有限公司
类型:发明
国别省市:12[中国|天津]

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