一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及新型锂离子电池负极材料二氧化锡石墨烯复合材料的制备方法，尤其涉及一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法和应用，提供了一种便捷、高效、无污染的制备方法，特点是将氧化石墨烯与生产二氧化锡溶胶原位作用后，利用喷雾干燥机进行喷雾干燥，干燥温度为160℃，并经旋风分离后，得到结构稳定的二氧化锡石墨烯复合微球，制备过程简单、可放大用于大量生产，用到的溶剂为水与乙醇的混合溶剂，而非有机溶剂，大大降低了对环境的污染；另外，因产物结构独特，比表面积和孔容较大，所得三维多孔二氧化锡石墨烯复合锂离子电池负极材料的电化学性能优异，100mA/g电流密度充放电条件下比容量可以达到1824mAh/g。放电条件下比容量可以达到1824mAh/g。放电条件下比容量可以达到1824mAh/g。

【技术实现步骤摘要】
一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及新型锂离子电池负极材料二氧化锡石墨烯复合材料的制备方法，尤其涉及一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二氧化锡(SnO2)是金红石结构，其作为最具潜力的锂离子电池(LIBs)负极材料，受到人们的广泛关注，具有理论比容量大、导电性好、首次充放电比容量高、资源丰富以及环境友好等诸多优势，同时相比于商业化石墨材料(372mAh/g)拥有更高的理论比容量(782mAh/g)。
[0003]然而，二氧化锡材料在充放电循环过程中发生合金/脱合金反应时，材料容易发生团聚和体积膨胀，导致电极粉化，电池容量发生剧烈的衰减。为了解决其循环稳定性差的缺陷，现有的一些方法也很多，包括改变材料的尺寸大小、形貌以及改性等等，但一般都较为复杂。二氧化锡的制备方法有传统的固相反应法和水热法。共沉淀法不能很好地控制反应的进程，沉淀剂的突然加入，可能会导致溶液局部的浓度过高，造成产物团聚以及局部组分不均匀，从而影响二氧化锡的电化学性能。水热法制备的产物化学纯度高，均匀性好，但整个制备需要高温高压反应，反应过程中有大量废液产生，成本较高，限制了其实际应用。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本申请提供一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1配制氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯溶解在溶剂中，经过搅拌、超声粉碎，得到棕色溶液；
[0006]S2锡盐的水解：将锡盐加入到S1步骤配置好的氧化石墨烯溶液，混合搅拌均匀后，利用蠕动泵滴加氨水发生水解反应；
[0007]S3喷雾干燥：将S2步骤中水解反应后的溶液，通过喷雾干燥机喷雾干燥，得到干燥的棕色粉末；
[0008]S4高温煅烧：将喷雾干燥后的棕色粉末置于惰性气体气氛下高温煅烧，得到晶型二氧化锡石墨烯锂离子电池负极材料。
[0009]在其中一实施例中，所述锡盐为五水合四氯化锡。
[0010]在其中一实施例中，步骤S1中溶剂为乙醇和水的混合溶剂，体积比为1:1。
[0011]在其中一实施例中，步骤S2中氨水浓度为0.4
～
0.6mol/L，S2中水解溶液PH值为2～4。
[0012]在其中一实施例中，步骤S3中喷雾干燥的温度为150℃
～
170℃，喷雾过程中喷头的压力为200～400kPa。
[0013]在其中一实施例中，步骤S4中煅烧升温速率为3
～
7℃/min，煅烧温度为500℃～700℃，煅烧时间为4h～6h。
[0014]在其中一实施例中，氧化石墨烯与锡盐的质量比为1:17.5。
[0015]在其中一实施例中，所述三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的应用，其可用作锂离子电池的负极材料。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，针对现有二氧化锡材料制备过程复杂、循环稳定性差等问题，提供了一种便捷、高效、无污染的制备方法，特点是将氧化石墨烯与生产二氧化锡溶胶原位作用后，利用喷雾干燥机进行喷雾干燥，干燥温度为160℃，并经旋风分离后，得到结构稳定的二氧化锡石墨烯复合微球，制备过程简单、可放大用于大量生产，用到的溶剂为水与乙醇的混合溶剂，而非有机溶剂，大大降低了对环境的污染。另外，因产物结构独特，比表面积和孔容较大，所得三维多孔二氧化锡石墨烯复合锂离子电池负极材料的电化学性能优异，100mA/g电流密度充放电条件下比容量可以达到1824mAh/g。
附图说明
[0018]图1为实施例1生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的扫描电镜(SEM)图；
[0019]图2为实施例1生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的X
‑
射线衍射(XRD)图；
[0020]图3为实施例1生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的氮气吸脱附(BET)曲线；
[0021]图4为实施例1生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的首次充放电曲线；
[0022]图5为实施例2生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的扫描电镜(SEM)图；
[0023]图6为实施例2生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的首次充放电曲线；
[0024]图7为实施例3生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的扫描电镜(SEM)图；
[0025]图8为实施例3生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的首次充放电曲线；
[0026]图9为实施例4生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的扫描电镜(SEM)图；
[0027]图10为实施例4生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的首次充放电曲线；
[0028]图11为实施例5生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的扫描电镜(SEM)图；
[0029]图12为实施例5生产的三维多孔二氧化锡石墨烯复合材料的首次充放电曲线。
具体实施方式
[0030]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0031]一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，包括以下步骤：
[0032]S1配制氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯溶解在溶剂中，经过搅拌、超声粉碎，得到棕色溶液；
[0033]S2锡盐的水解：将锡盐加入到S1步骤配置好的氧化石墨烯溶液，混合搅拌均匀后，利用蠕动泵滴加氨水发生水解反应；
[0034]S3喷雾干燥：将S2步骤中水解反应后的溶液，通过喷雾干燥机喷雾干燥，得到干燥的棕色粉末；
[0035]S4高温煅烧：将喷雾干燥后的棕色粉末置于惰性气体气氛下高温煅烧，得到晶型二氧化锡石墨烯锂离子电池负极材料。
[0036]锡盐为五水合四氯化锡。
[0037]步骤S1中溶剂为乙醇和水的混合溶剂，体积比为1:1。
[0038]步骤S2中氨水浓度为0.4～0.6mol/L，S2中水解溶液PH值为2
～
4。
[0039]步骤S3中喷雾干燥的温度为150℃～170℃，喷雾过程中喷头的压力为200～400kPa。
[0040]步骤S4中煅烧升温速率为3～7℃/min，煅烧温度为500℃～700℃，煅烧时间为4h～6h。
[0041]氧化石墨烯与锡盐的质量比为1:17.5。
[0042]三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的应用，其可用作锂离子电池的负极材料。
[0043]实施例1
[0044](1)配制氧化石墨烯溶液：称取0.2g氧化石墨烯溶解在100ml水和乙醇的混合溶剂(体积比1:1)中，经过搅拌、超声粉碎，得到棕色溶液；
[0045](2)锡盐的水解：将3.5g五水合四氯化锡加入到步骤(1)配置好的氧化石墨烯溶液，混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1配制氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯溶解在溶剂中，经过搅拌、超声粉碎，得到棕色溶液；S2锡盐的水解：将锡盐加入到S1步骤配置好的氧化石墨烯溶液，混合搅拌均匀后，利用蠕动泵滴加氨水发生水解反应；S3喷雾干燥：将S2步骤中水解反应后的溶液，通过喷雾干燥机喷雾干燥，得到干燥的棕色粉末；S4高温煅烧：将喷雾干燥后的棕色粉末置于惰性气体气氛下高温煅烧，得到晶型二氧化锡石墨烯锂离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述的一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，其特征在于，所述锡盐为五水合四氯化锡。3.根据权利要求1所述的一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，其特征在于，步骤S1中溶剂为乙醇和水的混合溶剂，体积比为1:1。4.根据权利要求1所述的一种三维多孔二氧化锡石墨烯复合微球的制备方法，其特征在于，步骤S2中氨水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬冬，曹鑫，孙志强，
申请(专利权)人：文登市金叶实业有限公司，
类型：发明
国别省市：