用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池技术

本发明专利技术公开了一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池，负极材料为具有介孔结构的碳包覆锡酸锰材料，制备方法包括：将锡源溶液逐滴加入至锰源溶液中，采用溶液沉淀法制得前躯体材料；将前躯体材料在惰性气氛下煅烧得到锡酸锰纳米粒子团；将锡酸锰纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，通过水热碳包覆制得碳包覆锡酸锰纳米粒子团；将所述碳包覆锡酸锰纳米粒子团在惰性气氛下煅烧得到具有介孔结构的碳包覆锡酸锰纳米粒子团。本发明专利技术利用较为简便的沉淀法及水热法，可以获得具有一定的介孔结构的碳包覆锡酸锰负极材料，不仅有助于降到材料的成本，还能有效地改善锡基负极的循环性能差等不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水二次电池
，特别是涉及一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池。
技术介绍
随着资源的快速消耗以及越来越严重的气候异常问题，人们对于清洁的可再生能源的需求也与日俱增。锂离子二次电池属于清洁能源领域，具有安全性好，循环性能好，循环寿命长，无毒无害等特点，目前以及成为手机、平板电脑，笔记本电脑，数码相机等产品的标配电源，未来也有希望被用做大型动力电源和大型储能电源。 随着应用领域的不断拓展，对新型的锂离子电池在能量密度方面的要求也越来越高。一般说来，商业化的锂离子电池正极一般使用钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料或磷酸铁锂等材料，目前这些正极材料的实际使用比容量约在140-160mA h g—1之间，负极材料一般是天然石墨或人工石墨等碳材料，其理论比容量为372mA h g'由于正极材料的实际比容量要低于负极材料的比容量，因此当前提高锂离子电池体积比能量的通常做法是提高正负极的压实密度，进而提高电池内活性物质的实际装填量。过高的压实密度会导致电池的安全性和循环性能下降，并且石墨负极的实际使用的比能量约为350-360mA h g_\已经十分接近其理论容量，因此靠增加石墨负极的压实密度来为增加正极材料的装填量的空间是很有限的。只有开发高比容量的新型负极材料才是有效提高锂离子电池体积比能量的根本途径。目前，人们大力研发的新型高容量负极材料主要是以锡合金和硅合金为代表的合金类负极材料。锡的理论容量约为990mA h g_\硅的理论容量约为4200mA h g'然而，不论是锡基负极材料还是硅基负极材料，在充放电过程中会伴随着剧烈的体积变化，这种体积变化会导致材料的晶粒开裂，进而非晶化，导致电池的循环性能变差。目前，对合金类负极的改进包括制备具有不同形貌的Sn/C，Si/C复合材料，以及在此基础上的Co，Cu，Ti等其他元素的掺杂。尽管如此，仍然不能从根本上解决由于体积膨胀导致的循环性能下降的问题。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池，通过制备具有介孔结构的锡酸锰MnSn03纳米粒子团，结合新型的碳包覆工艺，从根本上解决高容量合金负极材料循环性能差的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下一种用于非水二次电池的负极材料，所述负极材料为具有介孔结构的碳包覆MnSnO3 材料。相应地，一种非水二次电池的负极材料的制备方法，所述方法包括SI、将锡源溶液逐滴加入至锰源溶液中，采用溶液沉淀法制得前躯体材料MnSn(OH)6； S2、将所述前躯体材料MnSn (OH) 6在惰性气氛下煅烧得到MnSnO3纳米粒子团；S3 JfMnSnO3纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，通过水热碳包覆制得碳包覆MnSnO3纳米粒子团；S4、将所述碳包覆MnSnO3纳米粒子团在惰性气氛下煅烧得到具有介孔结构的碳包 覆MnSnO3纳米粒子团。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤SI中锡源溶液为锡酸钠水溶液，锰源溶液为硫酸锰水溶液，步骤S3中的糖类溶液为葡萄糖溶液。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤SI中还包括锡源溶液和锰源溶液反应完成后，继续搅拌30min。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤SI中“溶液沉淀法制得前躯体材料MnSn (OH) 6”具体为将所得MnSn (OH) 6沉淀离心分离并洗涤，再将所得MnSn (OH) 6沉淀进行恒温干燥。作为本专利技术的进一步改进，所述干燥温度为80-110°C，干燥时间为10h。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中煅烧温度为300-600°C，煅烧时间为2-6h。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3具体为将MnSnO3纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，进行搅拌和超声处理后，恒温放置，得到碳包覆MnSnO3纳米粒子团；自然冷却所述碳包覆MnSnO3纳米粒子团，进行过滤并洗涤，在空气气氛中在恒温干燥，得到MnSnO3粉末。作为本专利技术的进一步改进，所述恒温放置的温度为120-200°C，放置时间为2-24h。作为本专利技术的进一步改进，所述干燥温度为100_150°C，干燥时间为12h。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S4具体为在惰性气氛下煅烧MnSnO3粉末,得到具有介孔结构的碳包覆MnSnO3纳米粒子团。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S4中煅烧温度为300-600°C，煅烧时间为2-6h。相应地，一种非水二次电池负极，所述负极由如下方法制备将负极材料、导电炭黑、粘结剂按8 I I的比例混合，溶解在N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后涂在铜薄上制成负极。相应地，一种非水二次电池，所述电池包括正极、权利要求13所述的负极以及设置在正极和负极之间的隔膜和非水电解质。与现有技术相比，本专利技术利用较为简便的沉淀法及水热法，可以获得具有一定的介孔结构的碳包覆MnSnO3负极材料，不仅有助于降到材料的成本，还能有效地改善锡基负极的循环性能差等不足，制备得到的电池具有高可逆比容量和良好循环特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术用于非水二次电池的负极材料制备方法的流程示意图；图2为本专利技术中比较例I及实施例I中获得的MnSnO3纳米粒子团的XRD图谱；图3为本专利技术中比较例2及实施例4中获得的CR2032型钮扣式实验电池在室温下的循环曲线图；图4为本专利技术中实施例I中获得样品的透射电镜图。·具体实施例方式本专利技术公开了一种用于非水二次电池的负极材料，该负极材料为具有介孔结构的碳包覆MnSnO3材料。参图I所示，本专利技术还公开了一种非水二次电池的负极材料的制备方法，包括SI、将锡源溶液逐滴加入至锰源溶液中，采用溶液沉淀法制得前躯体材料MnSn(OH)6；S2、将所述前躯体材料MnSn (OH) 6在惰性气氛下煅烧得到MnSnO3纳米粒子团；S3 JfMnSnO3纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，通过水热碳包覆制得碳包覆MnSnO3纳米粒子团；S4、将所述碳包覆MnSnO3纳米粒子团在惰性气氛下煅烧得到具有介孔结构的碳包覆MnSnO3纳米粒子团。优选地，本专利技术步骤SI中锡源溶液为锡酸钠水溶液，锰源溶液为硫酸锰水溶液，步骤S3中的糖类溶液为葡萄糖溶液。优选地，步骤SI中“溶液沉淀法制得前躯体材料MnSn(0H)6”具体为将所得MnSn(OH)6沉淀离心分离并洗涤，再将所得MnSn(OH)6沉淀进行恒温干燥。干燥温度为80-110°C，干燥时间为IOh。优选地，步骤S2中煅烧温度为300_600°C，煅烧时间为2_6h。其中，步骤S3具体为将MnSnO3纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，进行搅拌和超声处理后，恒温放置，得到碳包覆MnSnO3纳米粒子团，恒温放置的温度为120_200°C，放置时间为2_24h ；自然冷却碳包覆MnSnO3纳米粒子团，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于非水二次电池的负极材料，其特征在于，所述负极材料为具有介孔结构的碳包覆MnSnO3材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李德成，方国清，刘伟伟，孙洪丹，夏炳波，王海波，吴晶晶，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：