【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，尤其涉及一种负极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、sio2负极因其较高的嵌锂容量（1965mah/g）、优异的循环稳定性、易于合成和低成本等优点吸引了广泛关注。但是，众所周知，sio2也存在着一定的体积膨胀和较低的电子电导率，因此在工业中的广泛使用受到了限制，而将其与其他材料进行复合为解决二氧化硅的困境提供了方法。
2、cn115188919a公开了一种负极片及其制备方法与电池。该专利技术提供的负极片，包括集流体，以及依次层叠设置在所述集流体至少一个表面上的锂金属层和复合硅负极层，所述复合硅负极层由负极材料以及包埋在所述负极材料中的纤维层组成，所述负极材料包括硅基负极材料。但是，以该负极材料制备的电池的导电率较低且会由于体积膨胀从而导致循环稳定性较低。
3、cn106848182a公开了一种锂离子电池负极极片的制作方法，包括如下步骤：步骤一：取负极集流体，并对负极集流体进行表面预处理；步骤二：取一定量的锡基材料及硅基材料的混合物粉末，加入粘结剂调成糊状，形成负极活性物质，将所得的负极活性物质涂覆于负极集流体上，得到初级负极材料；步骤三：对步骤二制得的初级负极材料进行表面激光熔化，在初级负极材料的表面形成熔覆层，得到锡硅复合薄膜负极极片。步骤四：对步骤三得到的锡硅复合薄膜负极极片进行热处理，得到最终的复合材料负极极片。但是，该负极材料的导电性较低。
4、目前公开的sio2与其他材料的复合材料都有一定的缺陷，存在着以复合材料制备得到的电池的导电性较差、首次库伦效率较低且会
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种负极材料及其制备方法与应用，本专利技术中提供了包括snts@sn的负极材料，所述snts@sn采用金属sn来改性snts，不但提升了以所述负极材料制备的电池的导电性、还能缩短电池的离子扩散路径从而提高电池的初始放/充电比容量，还能降低电池的体积膨胀率从而使电池具有较高的循环稳定性。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种负极材料，所述负极材料包括snts@sn，所述snts@sn中sn包覆于snts的内壁及外壁上。
4、金属材料中金属sn具有较高的理论储锂容量(994mah/g)和较低的锂离子脱嵌平台电压，被认为是有潜力的锂离子电池负极材料候选者，sn的掺杂不仅能增强硅的导电性，还能降低硅的体积膨胀率。
5、硅纳米管（snts）的管状结构有利于负极材料在电池中提供丰富的活性位点并缩短离子扩散路径，有利于电子传输和离子扩散，对提高电池的首效具有重大意义。
6、因此，本专利技术中提供了包括snts@sn的负极材料，采用金属sn来改性snts，不但提升了以所述负极材料制备的电池的导电性、还能缩短电池的离子扩散路径从而提高电池的初始放/充电比容量，还能降低电池的体积膨胀率从而使电池具有较高的循环稳定性。
7、优选地，所述snts@sn中sn的存在形式为四面体配位构型，本专利技术中所述四面体配位构型有利于实现snts@sn中sn-o-si化学键的紧密结合，从而提高电池的初始放/充电比容量、充放电循环后的可逆容量、库伦效率及可逆储锂容量。
8、优选地，所述snts@sn中si和sn的摩尔比为(5~15):1，例如可以是5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1、14:1或15:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为(8~12):1；当si和sn的摩尔比偏低时，则会导致snts@sn的比表面积降低，电化学性能下降，电导率变差；当si和sn的摩尔比偏高时，则会导致snts@sn的比表面积增加，孔体积也会变化，从而不利于负极材料性能的提升，而且sn的含量过高还会导致负极材料的生产成本变高。
9、优选地，所述snts@sn中的snts为微孔与介孔并存的结构，本专利技术中微孔与介孔的snts有利于活性位点的分布，从而有利于离子或者电解质分子的接触和传输。
10、第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述负极材料的制备方法，所述制备方法包括：
11、在模板的表面采用原位合成法合成前驱体，再去除模板后进行还原处理，得到snts@sn。
12、本专利技术提供的负极材料的制备方法的操作简单，成本低且有利于商业化生产。
13、优选地，所述模板为镍肼络合物模板。
14、本专利技术中镍肼络合物模板采用现有技术中的方法制备，制备所述镍肼络合物模板不受限制，任何能够制备镍肼络合物模板的方法均可适用。
15、优选地，所述镍肼络合物模板为ni-n2h4，但并不限于ni-n2h4，现有技术中其它镍肼络合物模板均可适用。
16、优选地，所述原位合成法包括在模板的表面水解有机硅化合物及水溶性锡盐。
17、优选地，所述水解有机硅化合物为硅酸四乙酯、正硅酸乙酯或硅酸甲酯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括硅酸四乙酯与正硅酸乙酯的组合，硅酸乙酯与硅酸甲酯的组合，或硅酸四乙酯、正硅酸乙酯与硅酸甲酯的组合。
18、本专利技术中所述水溶性锡盐为常见的有机或无机锡盐，水溶性锡盐主要提供锡离子，理论上具有水解性能的水溶性锡盐都满足使用要求。
19、优选地，所述水溶性锡盐为四氯化锡、五水四氯化锡或氯化亚锡中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括四氯化锡与五水四氯化锡的组合，五水四氯化锡与氯化亚锡的组合，或四氯化锡、五水四氯化锡与氯化亚锡的组合。
20、优选地，所述去除模板包括采用酸处理。
21、优选地，所述酸处理采用的酸包括盐酸。
22、优选地，所述盐酸的浓度为0.5~1.5mol/l，例如可以是0.5mol/l、0.6mol/l、0.7mol/l、0.8mol/l、0.9mol/l、1mol/l、1.1mol/l、1.2mol/l、1.3mol/l、1.4mol/l或1.5mol/l，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23、优选地，所述酸处理的时间为5~7天，例如可以是5天、5.2天、5.4天、5.6天、5.8天、6天、6.2天、6.4天、6.6天、6.8天或7天，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
24、优选地，所述还原处理包括水热处理后在保护性气氛中进行热处理。
25、本专利技术中所述水热处理与所述热处理之间还包括依次进行的离心与干燥。
26、优选地，所述水热处理的温度为150~190℃，时间为4~8h。
27、本专利技术中所述水热处理的温度为150~190℃，例如可以是150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括SNTs@Sn，所述SNTs@Sn中Sn包覆于SNTs的内壁及外壁上。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述SNTs@Sn中Sn的存在形式为四面体配位构型。
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述SNTs@Sn中Si和Sn的摩尔比为(5~15):1。
4.一种权利要求1-3任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述模板为镍肼络合物模板。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述原位合成法包括在模板的表面水解有机硅化合物及水溶性锡盐；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述去除模板包括采用酸处理；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述还原处理包括水热处理后在保护性气氛中进行热处理；
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括snts@sn，所述snts@sn中sn包覆于snts的内壁及外壁上。
2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述snts@sn中sn的存在形式为四面体配位构型。
3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述snts@sn中si和sn的摩尔比为(5~15):1。
4.一种权利要求1-3任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述模板为镍肼络合物模板。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔雅娇，张蒙，吴义，刘微，侯敏，曹辉，
申请(专利权)人：瑞浦兰钧能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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