本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种二氧化锡/石墨烯复合材料及其制备方法和在锂离子电池负极材料中的应用。
背景技术：
复合材料作为一种新型材料，主要是通过各种不同的手段与工艺，把两种或更多种的具有不同性质的材料结合在一起，从而形成的多相固体材料。复合材料既可以发挥各材料自身的优点，又可以互相克服单一材料存在的缺陷，具有广阔的发展前景。复合物负极材料主要包括碳材料和碳材料复合、非碳材料和非碳材料复合以及碳材料与非碳材料的复合。目前，碳材料与非碳材料形成的复合材料，特别是石墨烯与金属氧化物复合材料，被认为是最有前景的负极材料之一，也是目前研究最多的材料。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种二氧化锡/石墨烯复合材料及其制备方法和在锂离子电池负极材料中的应用，该二氧化锡/石墨烯复合材料的制备方法简单可控，易于操作，制得的二氧化锡/石墨烯复合材料具备优良的电化学性能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将大鳞片石墨、浓硫酸和高锰酸钾按照质量比为5:10-15:0.1-0.2的比例混合，得到膨胀石墨；其中混合的条件包括：温度为40-60℃，时间为50-60min；
(2)将氯化锡、膨胀石墨、有机溶剂和水混合，超声处理后得到前驱体溶液；
(3)将前驱体溶液进行微波高压水热反应，离心、过滤、水洗和干燥后得到固体粉末；
(4)将固体粉末分别进行第一次热处理和第二次热处理后得到二氧化锡/石墨烯复合材料；其中，第一次热处理的条件包括：温度为500-600℃，时间为10-20min；第二次热处理的条件包括：温度为300-350℃，时间为50-80min。
本发明还提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料，所述二氧化锡/石墨烯复合材料由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法得到。
本发明还提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。
通过上述技术方案，本发明提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料及其制备方法和在锂离子电池负极材料中的应用，所述制备方法包括：将大鳞片石墨、浓硫酸和高锰酸钾按照质量比为5:10-15:0.1-0.2的比例混合，得到膨胀石墨；其中混合的条件包括：温度为40-60℃，时间为50-60min；将氯化锡、膨胀石墨、有机溶剂和水混合，超声处理后得到前驱体溶液；将前驱体溶液进行微波高压水热反应，离心、过滤、水洗和干燥后得到固体粉末；将固体粉末分别进行第一次热处理和第二次热处理后得到二氧化锡/石墨烯复合材料；其中，第一次热处理的条件包括：温度为500-600℃，时间为10-20min；第二次热处理的条件包括：温度为300-350℃，时间为50-80min。该二氧化锡/石墨烯复合材料的制备方法简单可控，易于操作，制得的二氧化锡/石墨烯复合材料具备优良的电化学性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将大鳞片石墨、浓硫酸和高锰酸钾按照质量比为5:10-15:0.1-0.2的比例混合，得到膨胀石墨；其中混合的条件包括：温度为40-60℃，时间为50-60min；
(2)将氯化锡、膨胀石墨、有机溶剂和水混合，超声处理后得到前驱体溶液；
(3)将前驱体溶液进行微波高压水热反应，离心、过滤、水洗和干燥后得到固体粉末；
(4)将固体粉末分别进行第一次热处理和第二次热处理后得到二氧化锡/石墨烯复合材料；其中，第一次热处理的条件包括：温度为500-600℃，时间为10-20min；第二次热处理的条件包括：温度为300-350℃，时间为50-80min。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的电化学性能，相对于100重量份的氯化锡，膨胀石墨的用量为20-30重量份，有机溶剂的用量为120-180重量份，水的用量为80-100重量份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的电化学性能，有机溶剂选自聚乙二醇、乙醇或丙二醇中的一种。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的电化学性能，在步骤(2)中，超声处理的条件包括：超声的频率为2-20khz，超声的时间为40-60min。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的材料的电化学性能，在步骤(3)中，微波高压水热反应的条件包括：压强为2-2.5mpa，温度为180-200℃，时间为20-30min。
在本发明的一种优选的实施方式中，在步骤(3)中，干燥的条件包括：温度为100-120℃，时间为10-20min。
在本发明的一种优选的实施方式中，在步骤(4)中，第一次热处理和第二次热处理需要在氮气保护环境中进行。
本发明还提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料，所述二氧化锡/石墨烯复合材料由上述的制备方法得到。
本发明还提供了一种二氧化锡/石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将大鳞片石墨、浓硫酸和高锰酸钾按照质量比为5:10:0.1的比例混合，得到膨胀石墨；其中混合的条件包括：温度为40℃，时间为50min；将氯化锡、膨胀石墨、聚乙二醇和水混合，超声处理(超声的频率为2khz，超声的时间为40min)后得到前驱体溶液；将前驱体溶液进行微波高压水热反应(压强为2mpa，温度为180℃，时间为20min)，离心、过滤、水洗和干燥(温度为100℃，时间为10min)后得到固体粉末；将固体粉末分别进行第一次热处理和第二次热处理后得到二氧化锡/石墨烯复合材料；其中，第一次热处理的条件包括：温度为500℃，时间为10min；第二次热处理的条件包括：温度为300℃，时间为50min。其中，相对于100g的氯化锡，膨胀石墨的用量为20g，有机溶剂的用量为120g，水的用量为80g。将制得的二氧化锡/石墨烯复合材料进行恒流充放电性能测试(电压范围为0.01-2v，电流密度为100ma·g-1)，该材料的首次嵌锂和脱锂比容量分别为2311mah·g-1和1422mah·g-1，恒流充放电100个周期后的可逆比容量依然保持在1341mah·g-1。
实施例2
将大鳞片石墨、浓硫酸和高锰酸钾按照质量比为5:15:0.2的比例混合，得到膨胀石墨；其中混合的条件包括：温度为60℃，时间为60min；将氯化锡、膨胀石墨、乙醇和水混合，超声处理(超声的频率为20khz，超声的时间为60min)后得到前驱体溶液；将前驱体溶液进行微波高压水热反应(压强为2.5mpa，温度为200℃，时间为30min)，离心、过滤、水洗和干燥(温度为120℃，时间为20min)后得到固体粉末；将固体粉末分别进行第一次热处理和第二次热处理后得到二氧化锡/石墨烯复合材料；其中，第一次热处理的条件包括：温度为600℃，时间为20min；第二次热处理的条件包括：温度为350℃，时间为80min。其中，相对于100g的氯化锡，膨胀石墨的用量为30g，有机溶剂的用量为180g，水的用量为100g。将制得的二氧化锡/石墨烯复合材料进行恒流充放电性能测试(电压范围为0.01-2v，电流密度为100ma·g-1)，该材料的首次嵌锂和脱锂比容量分别为2311mah·g-1和1379mah·g-1，恒流充放电100个周期后的可逆比容量依然保持在1356mah·g-1。
实施例3
将大鳞片石墨、浓硫酸和高锰酸钾按照质量比为5:12:0.15的比例混合，得到膨胀石墨；其中混合的条件包括：温度为50℃，时间为55min；将氯化锡、膨胀石墨、丙二醇和水混合，超声处理(超声的频率为10khz，超声的时间为50min)后得到前驱体溶液；将前驱体溶液进行微波高压水热反应(压强为2.2mpa，温度为190℃，时间为25min)，离心、过滤、水洗和干燥(温度为110℃，时间为15min)后得到固体粉末；将固体粉末分别进行第一次热处理和第二次热处理后得到二氧化锡/石墨烯复合材料；其中，第一次热处理的条件包括：温度为550℃，时间为15min；第二次热处理的条件包括：温度为325℃，时间为60min。其中，相对于100g的氯化锡，膨胀石墨的用量为25g，有机溶剂的用量为150g，水的用量为90g。将制得的二氧化锡/石墨烯复合材料进行恒流充放电性能测试(电压范围为0.01-2v，电流密度为100ma·g-1)，该材料的首次嵌锂和脱锂比容量分别为2329mah·g-1和1411mah·g-1，恒流充放电100个周期后的可逆比容量依然保持在1341mah·g-1。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。