一种应用于低温锂离子电池的复合表面/体相结构调控的锡基负极材料及其应用制造技术

技术编号:40802802 阅读:59 留言:0更新日期:2024-03-28 19:27
本发明专利技术公开了一种应用于低温锂离子电池的复合表面/体相结构调控的锡基负极材料及其制备方法。其中,氧化锡负极材料为纳米花状,直径为200~300nm。本发明专利技术利用纳米花状氧化锡低温下生成的α‑Sn提升了其低温电化学稳定性。其中,钇原子体相掺杂降低了锂离子在氧化锡中的扩散能垒,加速了低温动力学过程;氮掺杂碳包覆层增强了锡基负极的表面活性,有效提高低温下的电子导电性,抑制了锡基材料的体积膨胀现象,提高了其循环稳定性。所述材料生产成本低、制备简单,有望实现大规模商业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子电池用负极材料,更具体地说,尤其涉及一种应用于低温锂离子电池的复合表面/体相结构调控的锡基负极材料。本专利技术同时涉及该负极材料的制备方法。


技术介绍

1、低温电极内部,电子和离子扩散动力学差,电极极化严重。低温严重影响负极的sei膜稳定性及厚度,导致循环不稳定,性能锐减。但是,氧化锡负极材料在低温下的理论比容量高达石墨负极材料的三倍多,且嵌锂电压适中不易形成枝晶,有利于解决商用石墨负极的低温安全问题,而且氧化锡作为转化-合金化负极材料不受到低温嵌锂困难的影响,是低温负极的极具潜力负极之一。主要原因是氧化锡嵌li转化成锡颗粒后,在13℃以下发生β-sn(四方相结构,结构堆垛密度高)到α-sn(立方相结构,结构堆垛密度低)的转变,从而使得li在α-sn中更容易扩散。然而,氧化锡本身导电性差、嵌/脱锂体积膨胀大,低温下较差的电子/离子扩散动力学对其低温充放电产生不利影响。其次,氧化锡负极在嵌锂后体积膨胀较大,导致充放电过程中较大的体积变化。同时,氧化锡转化反应可逆性差,且转化反应生成的氧化锂包裹在锡颗粒表面影响锂离子扩散,将进一步阻碍合本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种应用于低温锂离子电池的复合表面/体相结构调控的锡基负极材料,包含已掺杂的锡基负极材料和包覆所述已掺杂的锡基负极材料的包覆层,其特征在于,所述已掺杂的锡基负极材料为钇原子体相掺杂的纳米花状氧化锡,其直径为200~300nm;所述包覆层为掺氮碳层。

2.如权利要求1所述的一种复合表面/体相结构调控的锡基负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述的一种复合表面/体相结构调控的锡基负极材料的制备方法,其特征在于,所述的盐酸多巴胺的质量为所述钇掺杂的纳米花状氧化锡质量的95~105wt.%。

4.如权利要求2所述的一种复合表面/...

【技术特征摘要】

1.一种应用于低温锂离子电池的复合表面/体相结构调控的锡基负极材料,包含已掺杂的锡基负极材料和包覆所述已掺杂的锡基负极材料的包覆层,其特征在于,所述已掺杂的锡基负极材料为钇原子体相掺杂的纳米花状氧化锡,其直径为200~300nm;所述包覆层为掺氮碳层。

2.如权利要求1所述的一种复合表面/体相结构调控的锡基负极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述的一种复合表面/体相结构调控的锡基负极材料的制备方法,其特征在于,所述的盐酸多巴胺的质量为所述钇掺杂的纳米花状氧化锡质量的95~105wt.%。

4.如权利要求2所述的一种复合表面/体相结构调控的锡基负极材料的制备方法,其特征在于,所述的三羟基甲基氨基甲烷酸盐溶液的质量为所述钇掺杂的纳米花状氧化锡质量的950~1050wt.%,ph值为8~9。

5.如权利要求2所述的一种复合表面/体相结构调控的锡基负极材料的制备方法,其特征在于,步骤2)所述的干燥为真空干燥或冷冻干燥,其中,真空干燥是在55~65℃下烘干11~13h,冷冻干燥是在0.3mba下干燥24~36h。

6.如权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹俊林世平叶大鑫邝昕李森
申请(专利权)人:广东金晟新能源股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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