CN104409704A - 一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，包括C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料，其制备方法具体如下：(1)将乙二醇、乙醇和甲醇混合，加入亚锡盐，制成亚锡盐前驱溶液；(2)将草酸加入亚锡盐前驱溶液中，搅拌混合均匀，得到草酸亚锡前驱体；(3)将草酸亚锡前驱体在空气中进行煅烧，获得纳米多孔SnO2材料；(4)将纳米多孔SnO2材料与葡萄糖溶液混合，并在45-85℃水浴条件下反应3-6小时，得到C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体；(5)将C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体在保护气氛下煅烧，得到C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料；本发明产品用于动力锂离子电池和储能锂离子电池用的纳米多孔氧化物及其复合材料,该类材料的特征在于高比容量、循环稳定性好，倍率性能优异。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料。
背景技术
随着社会的发展，越来越多的便携式电子产品被人们使用，对灵活方便的储能设备的要求也越来越高；同时太阳能、风能和潮汐能等新能源技术的迅速发展需要相应的储能设备相配套；由于石油资源日益枯竭和尾气污染，电动交通工具的发展尤为迫切，同样需要高性能的储能装置。因此，研制具有高能量密度、高功率密度、高安全性和无污染的二次电池已成为最重要的研究课题之一。
目前被广泛使用的二次电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。其中锂离子电池具有开路电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应、无污染及自放电率小等优点，发展十分迅速，已经得到广泛的应用，不仅适用于各类便携式电子设备，也是电动汽车电源和新能源储能的理想选择。锂离子电池经过了近二十年的发展，性能得到不断提升，而且随着电池材料和加工工艺的不断改进，生产成本逐渐降低，在二次电池市场慢慢开始占据主导地位。同时对其的要求也越来越高，更高的比能量、更长的循环寿命、更低的生产成本是今后锂离子电池的研究方向，开发出具有自主知识产权的高性能电池材料和技术，不仅能促进社会经济的发展，更具有重要的战略意义。
锂离子电池负极材料是锂离子电池的关键组成部分，理想的负极材料一般满足以下条件：1、嵌锂时有尽量低的氧化还原电位，使电池有较高的输出电压；2、锂离子尽可能多的进入材料主体中，防止锂枝晶形成，并获得高的比容量；3、材料结构经过锂离子的嵌入和脱出后保持稳定，使电池具有可靠的循环性能；4、材料要有较好的电子电导率和离子扩散率，从而减少极化适应大电流充放电；5、锂离子嵌入量对电极电位影响小，使电池有稳定的工作电压；6、与液体电解质形成性能良好的固体电解质界面膜(SEI)；7、安全环保、资源丰富、价格低廉，便于大量生产。目前重点研究的锂离子负极材料主要有碳材料、合金类材料、金属氧化物材料和其他负极材料。对负极材料的研究主要是如何增加能量密度、提高循环稳定性和改善首次库伦效率等几个方面。
传统的锂离子电池负极材料为石墨及碳材料，因其理论容量低，无法满足行业发展的需求。氧化物基的锂离子电池负极材料的理论容量高，价格低廉的优势是其他锂离子电池负极材料无法媲美的。因此开发一类新的基于氧化物的锂离子电池负极材料是符合当前行业的发展趋势和要求的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，本发明产品用于动力锂离子电池和储能锂离子电池用的纳米多孔氧化物及其复合材料,该类材料的特征在于高比容量、循环稳定性好，倍率性能优异。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，包括C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料，其制备方法具体如下：
(1)将乙二醇、乙醇和甲醇以5：4：1或5：3：2或4：4：2的比例混合，然后加入亚锡盐，制成亚锡盐前驱溶液；
(2)将草酸加入到步骤(1)所得的亚锡盐前驱溶液中，搅拌混合均匀，得到草酸亚锡前驱体；
(3)将步骤(2)中得到的草酸亚锡前驱体在空气中进行煅烧，获得纳米多孔SnO2材料；
(4)将步骤(3)中得到的纳米多孔SnO2材料与葡萄糖溶液混合，并在45-85℃水浴条件下反应3-6小时，得到C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体；
(5)将步骤(4)中的C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体在保护气氛下煅烧，得到C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料。
本发明进一步限定的技术方案是：
其中，步骤(2)中的亚锡盐为氯化亚锡或硫酸亚锡；步骤(2)中的保护气体为氮气、氩气或氦气的一种。
本发明的有益效果是：
本发明产品的多孔结构孔径适合、通孔、连通孔比例高，提高了本产品的稳定性和功能性；避免孔径过大造成材料整体结构不稳定；同时防止孔径过小，降低材料的功能特性，从而无法起到良好的缓冲体积膨胀的效果，以及影响随后与其他组元的复合过程。
本发明产品选出不定形碳作为第二组元，第二组元纳米多孔氧化物复合材料可起到取长补短的作用，其功能集中在稳定结构和增强导电性两方面；同时，不定形碳的结构及含量合理，极大的提高了纳米多孔氧化物复合材料的整体性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，包括C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料，其制备方法具体如下：
(1)将乙二醇、乙醇和甲醇以5：4：1的比例混合，然后加入亚锡盐，制成亚锡盐前驱溶液；
(2)将草酸加入到步骤(1)所得的亚锡盐前驱溶液中，搅拌混合均匀，得到草酸亚锡前驱体；
(3)将步骤(2)中得到的草酸亚锡前驱体在空气中进行煅烧，获得纳米多孔SnO2材料；
(4)将步骤(3)中得到的纳米多孔SnO2材料与葡萄糖溶液混合，并在45℃水浴条件下反应6小时，得到C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体；
(5)将步骤(4)中的C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体在保护气氛下煅烧，得到C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料。
其中，步骤(2)中的亚锡盐为氯化亚锡；步骤(2)中的保护气体为氮气。
实施例2
本实施例提供一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，包括C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料，其制备方法具体如下：
(1)将乙二醇、乙醇和甲醇以5：3：2的比例混合，然后加入亚锡盐，制成亚锡盐前驱溶液；
(2)将草酸加入到步骤(1)所得的亚锡盐前驱溶液中，搅拌混合均匀，得到草酸亚锡前驱体；
(3)将步骤(2)中得到的草酸亚锡前驱体在空气中进行煅烧，获得纳米多孔SnO2材料；
(4)将步骤(3)中得到的纳米多孔SnO2材料与葡萄糖溶液混合，并在85℃水浴条件下反应3小时，得到C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体；
(5)将步骤(4)中的C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体在保护气氛下煅烧，得到C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料。
其中，步骤(2)中的亚锡盐为硫酸亚锡；步骤(2)中的保护气体为氩气。
实施例3
本实施例提供一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，包括C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料，其制备方法具体如下：
(1)将乙二醇、乙醇和甲醇以4：4：2的比例混合，然后加入亚锡盐，制成亚锡盐前驱溶液；
(2)将草酸加入到步骤(1)所得的亚锡盐前驱溶液中，搅拌混合均匀，得到草酸亚锡前驱体；
(3)将步骤(2)中得到的草酸亚锡前驱体在空气中进行煅烧，获得纳米多孔SnO2材料；
(4)将步骤(3)中得到的纳米多孔SnO2材料与葡萄糖溶液混合，并在65℃水浴条件下反应4.5小时，得到C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体；
(5)将步骤(4)中的C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体在保护气氛下煅烧，得到C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料。
其中，步骤(2)中的亚锡盐为氯化亚锡；步骤(2)中的保护气体为氦气。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.一种锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，其特征在于，包括C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料，其制备方法具体如下：
(1)将乙二醇、乙醇和甲醇以5：4：1或5：3：2或4：4：2的比例混合，然后加入亚锡盐，制成亚锡盐前驱溶液；
(2)将草酸加入到步骤(1)所得的亚锡盐前驱溶液中，搅拌混合均匀，得到草酸亚锡前驱体；
(3)将步骤(2)中得到的草酸亚锡前驱体在空气中进行煅烧，获得纳米多孔SnO2材料；
(4)将步骤(3)中得到的纳米多孔SnO2材料与葡萄糖溶液混合，并在45-85℃水浴条件下反应3-6小时，得到C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体；
(5)将步骤(4)中的C骨架增强纳米多孔SnO2的前驱体在保护气氛下煅烧，得到C骨架增强纳米多孔SnO2复合材料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，其特征在于，所述步骤(2)中的亚锡盐为氯化亚锡或硫酸亚锡。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池用纳米多孔氧化物电极材料，其特征在于，所述步骤(2)中的保护气体为氮气、氩气或氦气的一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150311 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |