电沉积-水热法制备锂离子电池锡负极材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种电沉积—水热法制备锂离子电池锡负极材料的方法。在 铜基体上电沉积金属锡，然后对锡电极进行水热处理，水热处理液为含肼或含 次亚磷酸钠或含硼氢化钠等强还原剂的溶液；用去离子水对处理后的样品进行 洗涤，在80-120℃干燥，得到锡电极。本发明专利技术具有操作简单、条件温和、易于 控制等优点。易于工业化生产。通过水热处理后，金属锡电极的可逆容量得到 明显提高，而且表现出良好的循环性能，50个循环后，可逆容量基本保持不变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池电极材料的制备方法，尤其是涉及一种电沉积一水热法制 备锂离子电池锡负极材料的方法。
技术介绍
锂离子电池具有电压高，比容量大，放电电压平稳，安全性高等优点，目 前已成为新型二次化学电源领域的研究与开发的热点之一，其性能的改进主要 依赖于其正、负极活性材料。目前商业化应用的负极材料主要是石墨类材料，其理论比容量相对较低(320mAh/g左右)，随着对高容量锂离子电池的需求， 人们开始寻找能代替碳材料的高容量负极材料。Sn能与Li形成Li22Sri5合金， 理论容量可达993mAh/g，远高于石墨材料；对LiVLi的操作电位为L0 0.3V， 可以解决金属锂的沉积问题，充放电过程中不存在溶剂的共嵌入，对溶剂选择 性友好；再加上锡基合金的加工性能和导电性能良好，对环境的敏感性没有碳 材料明显，Sn基合金是目前最受重视和研究最广泛的锂离子电池负极材料。对于锡负极材料有多种制备方法，如化学还原法，电沉积法等。目前用这 两种方法的较多，但是由于金属Sn在与锂形成合金的过程中，体积变化较大， 锂的反复嵌入脱出导致材料的机械稳定性逐渐降低，从而逐渐粉化失效，循环 性能差。因此为了克服这些不利因素，许多学者进行了大量的研究，以提高锡 负极材料的电化学性能和循环性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电沉积一水热法制备锂离子电池锡负极材料的 方法。在铜基体上电沉积金属锡，然后对锡电极进行水热处理，水热处理液为 含肼或次亚磷酸钠或硼氢化钠等强还原剂的溶液。该方法提高了金属锡与铜基 体的结合力，并且颗粒表面附着非金属元素，改善了电池的循环性能。对于金属锡负极，在充放电过程中，由于锂离子的脱嵌造成锡颗粒的粉化 和崩裂，发生严重的体积膨胀，锡和铜基体的结合力减弱甚至脱落，造成循环 性能差。本专利技术对锡电极进行水热处理。水热处理液为含肼或次亚磷酸钠或硼 氢化钠等强还原剂的溶液，可以防止锡被氧化，同时在金属锡表面复合B或P 或N等非金属元素，提高了电池容量；金属锡和基体之间形成Sn-Cu合金，提 高了结合力，在充放电过程中不易脱落，循环性能稳定。本专利技术采用的技术方案的步骤如下-(1) 在铜基体上电沉积金属锡；(2) 然后对锡电极进行水热处理；水热处理液为含肼或含次亚磷酸钠或含硼 氢化钠强还原剂的溶液；(3) 用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在80-120。C干燥，得到锡电极。 电沉积镀液为碱性配方一Na2Sn(V4H20 35 50g/L ，NaOH 15~18g/L， NaAC 25~30g/L ，电流密度为0.2 0.6A'dm—2 ，温度为80 90°C ，阳极为铂电极。所述水热处理的温度为iOO-300 °C;水热处理的时间为5-48小时。 所述水热处理液为含0.0005 12.0ml/L肼的溶液。 所述水热处理液为含0.0001 10.0 mol/L次亚磷酸钠的溶液。 所述水热处理液为含0.0001 10.0mol/L硼氢化钠的溶液。 本专利技术具有的有益效果是本专利技术提供一种制备锡电极的新方法电沉积一水热法。所述的水热处理液为含肼或含次亚磷酸钠或含硼氢化钠等强还原剂的溶液。这种方法不同于单纯 的电沉积法和水热法，而是囊括了两种方法的优点，电沉积法制备的锡电极与涂浆法相比可提高基体与活性材料的结合力；水热法改变了电极的形貌，同时 形成Qi-Sn合金，也提高了结合力。用电沉积一水热法制备的金属锡电极，可 逆容量得到明显提高，而且表现出良好的循环性能，50个循环后，可逆容量基 本保持不变。这种新方法操作简单易行，条件温和、易于控制，易于实现工业 化生产。 附图说明图1是本专利技术水热处理前后电沉积Sn电极的电镜照片。 图2是本专利技术水热处理前后电沉积Sn电极的电化学循环性能。 具体实施例方式在铜基体上电沉积金属锡电沉积镀液为碱性配方(常规使用配方)^Na2Sn(V4H2O35 50g/L ， NaOH 15~18g/L， NaAC25 30g/L ，电流密度为0.2 0.6A.dnT2 ，温度为8C) 90。C ， 阳极为铂电极。实施例l:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在100'C水热处理48h，肼溶液的浓 度为0.0005ml/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在100。C下真空干燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在500mAh/g。 实施例2:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在150。C水热处理24h，肼溶液的浓 度为0.1ml/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在8(TC下真空干燥，本实 施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在550mAh/g。实施例3:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在30(TC水热处理5h，肼溶液的浓 度为12.0ml/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在IO(TC下真空干燥，本 实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在520mAh/g。实施例4:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在20(TC水热处理5h，次亚磷酸钠 溶液的浓度为0.0001mol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在80'C下真 空干燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在483 mAh/g。实施例5:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在30(TC水热处理10h，次亚磷酸钠 溶液的浓度为10.Omol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在9(TC下真空 干燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在512mAh/g左右。实施例6:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在10(TC水热处理48h，次亚磷酸钠 溶液的浓度为0.15mol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在IO(TC下真 空干燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在560mAh/g左右。实施例7:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，在18(TC水热处理48h，硼氢化钠溶液的 浓度为0.0001 mol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在80'C下真空千 燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在450 mAh/g。实施例8:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，在250'C水热处理5h，硼氢化钠溶液的 浓度为10.Omol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在8(TC下真空干燥， 本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在475 mAh/g。实施例9:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，在10(TC水热处理20h，硼氢化钠溶液的 浓度为5.0mol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在9(TC下真空干燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在510mAh/g。 实施例10:在碱性溶液中电沉积金属锡电极，然后在15(TC水热处理30h，硼氢化钠溶 液的浓度为0.015mol/L，用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在10(TC下真空 干燥，本实施例得到的样品，50个循环后，容量仍保持在600mAh/g左右。循 环性能如图2所示。如图1所示，本专利技术制备的金属锡负极材料，是对电沉积的锡电极水热处 理所得，水热处理液为含肼或次亚磷酸钠或硼氢化钠等强还原剂的溶液。处理 之前的锡电极是细小均匀的颗粒，表面光滑，处理之后电极形貌和结构发生了 变化，颗粒之间出现一些微孔/通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电沉积－水热法制备锂离子电池锡负极材料的方法，其特征在于该方法的步骤如下：　（１）在铜基体上电沉积金属锡；　（２）然后对锡电极进行水热处理；水热处理液为含肼或含次亚磷酸钠或含硼氢化钠强还原剂的溶液；　（３）用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在８０－１２０℃干燥，得到锡电极。

【技术特征摘要】
1、一种电沉积—水热法制备锂离子电池锡负极材料的方法，其特征在于该方法的步骤如下(1)在铜基体上电沉积金属锡；(2)然后对锡电极进行水热处理；水热处理液为含肼或含次亚磷酸钠或含硼氢化钠强还原剂的溶液；(3)用去离子水对处理后的样品进行洗涤，在80-120℃干燥，得到锡电极。2、 根据权利要求1所述的一种电沉积一水热法制备锂离子电池锡负极材料 的方法，其特征在于电沉积镀液为碱性配方^Na2SnOy4H20 35~50g/L ， NaOH 15~18g/L， NaAC 25~30g/L ，电流密度为0.2 0.6A'dm-2 ，温度为80 90°C ，阳极为铂电极。3、 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建明，王慧娟，万辉，樊玉欠，沈宸，张鉴清，曹楚南，
申请(专利权)人：王建明，王慧娟，万辉，樊玉欠，沈宸，张鉴清，曹楚南，
类型：发明
国别省市：86