【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，尤其涉及一种sb掺杂sno2的电池负极材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池具有电压高、能量密度大、绿色环保、可反复充电、工作寿命长等特点，广泛应用于手机、小型数码设备、电动汽车等领域，是目前世界范围内的新能源研究领域的重点研究对象。目前，锂离子电池的负极材料主要以石墨为主，但是其较低的容量(372mah·g-1)难以满足高能量密度电池的发展需求。
2、金属氧化物sno2作为锂离子电池负极材料的理论容量为782mah·g-1，远远高于石墨容量，并且其自然界储量相对丰富、价格低廉、易于制备，因而是一种非常有潜力的负极材料。现有制备金属氧化物sno2负极材料的方法多为化学法，该方法制备过程相对简单、合成成本低、适合大量制备，但是制备出的负极材料需要通过粘结剂附着在集流体上，粘结剂会消耗一定的质量能量密度，且负极材料有脱落的风险。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种sb掺杂sno2的电池负极材料及其制备方法，无需使用粘结剂，直接在集流体上制备sb掺杂sno2负极材料。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术第一方面提供一种sb掺杂sno2的电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、以电池负极集流体为阴极，通过电沉积在集流体表面得到sn-sb中间层；
4、s2、将表面具有sn-sb中间层的集流体进行热处理，使sn-sb层氧化为sno2-sb；
5、s3、将经步骤s2处
6、s4、将步骤s3得到的极片进行退火处理，得到表面为三维纳米片结构sno2-sb的极片。
7、进一步地，所述步骤s1中电沉积的体系包括：以惰性电极作为阳极，采用的沉积液的组分包括添加剂、锡盐、锑盐及溶剂；优选地，所述添加剂包括酒石酸、十水合焦磷酸钠和明胶中的一种或多种，所述锡盐为二水合氯化亚锡，所述锑盐为三氯化锑，所述溶剂为水；
8、进一步优选地，所述沉积液的组分包括：5～10g·l-1的酒石酸、100～120g·l-1的十水合焦磷酸钠、20～40g·l-1的二水合氯化亚锡、3～6g·l-1的三氯化锑、0.5～1g·l-1的明胶和水；更优选地，沉积液的组分为7～8g·l-1的酒石酸、110～115g·l-1的十水合焦磷酸钠、28～32g·l-1的二水合氯化亚锡、4～5g·l-1的三氯化锑、0.7～0.8g·l-1的明胶和水。
9、进一步地，所述步骤s1中电沉积方法为直流电沉积或脉冲电沉积，平均电流密度设为10～30ma·cm-2，沉积时间为5～15min；优选地，平均电流密度为18～22ma·cm-2，沉积时间为8～12min。
10、进一步地，所述步骤s2中热处理的温度为450～550℃，恒温时间为20～60min，所述热处理优选在空气环境下进行。
11、进一步地，所述步骤s3中前驱体溶液包括烷基季铵盐型表面活性剂、锡盐、锑盐、碱液及溶剂；所述烷基季铵盐型表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基二甲基溴化铵中的一种或多种，优选为十六烷基三甲基溴化铵(c16h33(ch3)3nbr，ctab)；所述锡盐为无水氯化亚锡，所述锑盐为三氯化锑，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾；
12、进一步优选地，所述前驱体溶液的组分为0.05～0.2mol·l-1无水氯化亚锡、三氯化锑、0.05～0.2mol·l-1烷基季铵盐型表面活性剂、0.3～0.5mol·l-1氢氧化钠和去离子水；其中三氯化锑与无水氯化亚锡的摩尔比为0.05～0.2：1；
13、更优选地，水热反应前驱体溶液的组分为0.1～0.15mol·l-1无水氯化亚锡、三氯化锑、0.1～0.15mol·l-1十六烷基三甲基溴化铵、0.38～0.42mol·l-1氢氧化钠和去离子水，其中三氯化锑与无水氯化亚锡的摩尔比为0.08～0.15：1
14、进一步地，所述前驱体溶液的配制方法包括：
15、将锡盐、锑盐加入水中，搅拌后缓慢加入烷基季铵盐型表面活性剂，并持续搅拌，得到混合溶液；将碱液逐滴滴入所述混合溶液中，搅拌，得到前驱体溶液。
16、进一步地，所述步骤s3中水热反应的温度为120～180℃，反应时间为4～30h，优选地，反应温度为140～160℃，反应时间为12～16h。
17、进一步地，所述步骤s4中退火温度为450～600℃，退火时间为0.5-2h，优选地，退火温度为500～550℃，退火时间为1～1.5h；所述退火优选在空气环境下进行。
18、进一步地，所述负极集流体采用锂离子电池用铜箔。
19、本专利技术第二方面提供了由上述方法制备得到的sb掺杂sno2的电池负极材料。
20、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
21、(1)本专利技术向sno2材料中添加适量的掺杂物sb，可以增强极片的导电性，sn和sb的离子半径符合hume-rothery定律，因此这两种金属可以形成均匀的固溶体；
22、(2)本专利技术水热反应法具备操作简单、高效、环境友好、成本低等优点。水热反应可以改变反应物的溶解度，促进某些特定化学反应的发生，也易于向sno2中掺杂sb元素；
23、(3)本专利技术采用电沉积法在集流体上制备sno2-sb中间层，并在水热反应中将其作为基体。一般认为，水热反应过程中若存在固态基体，则当局部溶质分子浓度较高时，会优先在固体表面发生形核现象，即“异相形核”，而这一现象能够降低晶体形核时的能量壁垒。此外，水热反应中形成的sno2晶核通过化合键与基体上的sno2结合，因而更加牢固，无需使用粘结剂，提升了电池结构的稳定性和质量能量密度；本专利技术通过电沉积直接在集流体表面得到sn-sb中间层，中间层的存在降低了负极材料与集流体间的界面电阻；
24、(4)本专利技术得到表面为三维纳米片结构sno2-sb的极片，该三维纳米片状结构提供了较大的比表面积，可以提高电解液对极片的浸润性，从而与电解液接触更充分，提高极片的电子导电性和锂离子传输能力，而且在循环过程中起到了保护极片界面的作用。
25、(5)本专利技术中采用的烷基季铵盐型表面活性剂为sb掺杂sno2负极材料提供了氮掺杂位点，提高负极材料的亲锂性，降低界面电阻，抑制锂枝晶的生长，提高电池寿命。
26、本专利技术的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式予以详细说明。
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1.一种Sb掺杂SnO2的电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中电沉积的体系包括：以惰性电极作为阳极，采用的沉积液的组分包括添加剂、锡盐、锑盐及溶剂；优选地，所述添加剂包括酒石酸、十水合焦磷酸钠和明胶中的一种或多种，所述锡盐为二水合氯化亚锡，所述锑盐为三氯化锑，所述溶剂为水；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中电沉积方法为直流电沉积或脉冲电沉积，平均电流密度设为10～30mA·cm-2，沉积时间为5～15min；优选地，平均电流密度为18～22mA·cm-2，沉积时间为8～12min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中热处理的温度为450～550℃，恒温时间为20～60min，所述热处理优选在空气环境下进行。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中前驱体溶液包括烷基季铵盐型表面活性剂、锡盐、锑盐、碱液及溶剂；所述烷基季铵盐型表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液的配制方法包括：
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中水热反应的温度为120～180℃，反应时间为4～30h，优选地，反应温度为140～160℃，反应时间为12～16h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中退火温度为450～600℃，退火时间为0.5～2h，优选地，退火温度为500～550℃，退火时间为1～1.5h；所述退火优选在空气环境下进行。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述负极集流体采用锂离子电池用铜箔。
10.由权利要求1-9任一项所述方法制备得到的Sb掺杂SnO2的电池负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种sb掺杂sno2的电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中电沉积的体系包括：以惰性电极作为阳极，采用的沉积液的组分包括添加剂、锡盐、锑盐及溶剂；优选地，所述添加剂包括酒石酸、十水合焦磷酸钠和明胶中的一种或多种，所述锡盐为二水合氯化亚锡，所述锑盐为三氯化锑，所述溶剂为水；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中电沉积方法为直流电沉积或脉冲电沉积，平均电流密度设为10～30ma·cm-2，沉积时间为5～15min；优选地，平均电流密度为18～22ma·cm-2，沉积时间为8～12min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中热处理的温度为450～550℃，恒温时间为20～60min，所述热处理优选在空气环境下进行。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中前驱体溶液包括烷基季铵盐型表面活性剂、锡盐、锑盐、碱液及溶剂；所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：段慧颖，李倩，华梦男，戴足典，周英浩，
申请(专利权)人：万华化学集团电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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