极片在85°C下烘干24h。分切制成锂离子电池的负极片。
[0037]2)将制备的锂离子电池的负极片装配成锂离子半电池进行性能检测，作为锂离子电池的负极，金属Li片作为正极。电解液是含lmol/L的LiPF6的DEC (碳酸二乙脂)+EC (碳酸乙烯脂)(体积比Dec:Ec = 7:3),隔膜用聚丙烯Celgard2300。电池装配过程全程在真空手操箱中完成。装配好的电池放置12h后进行恒流充放电测试，充放电电压为0.2?2V，在环境温度为25°C ±2°C下，电流密度为160mA/g(倍率:0.2C)下进行恒流充放电循环测试，测量二氧化锡量子点作为电极活性物质制备锂离子电池的可逆容量和充放电循环性能。倍率性充放电循环试验，分别在电流密度为80mAh/g,400mAh/g,800mAh/g, 1600mAh/g,3200mAh/g下进行充放电循环试验，测试二氧化锡量子点作为电极活性物质制备锂离子电池的可逆容量和倍率性充放电循环试验。
[0038]图3示出由本发明的二氧化锡量子点的锂离子电池负极材料制备的锂离子电池的充放电循环曲线图，由图3可知，该锂离子电池的首次充放电比容量极高，为1338和2560mAh/g ;且在电流密度为160mA/g(0.2C)，循环200次后，该锂离子电池的充放电比容量仍保持有809.5和816.6mAh/g，远高于其理论容量790mAh/g。由此可知，以本发明的二氧化锡纳米颗粒作为负极材料的锂离子电池具有优异的首次充放电比容量和充放电循环性能。
[0039]图4示出由本发明的二氧化锡量子点的锂离子电池负极材料制备的锂离子电池的充放电倍率循环曲线图，由图4可知，电流密度为800mA/g时，充、放电比容量分别保持有737.7和740mAh/g，电流密度为1600mA/g时，充、放电比容量分别保持有651.7和671.7mAh/g,电流密度为3200mA/g时，充、放电比容量分别保持有557.3和557.3mAh/g。由此可知，以本发明的二氧化锡纳米颗粒作为负极材料的锂离子电池具有优异的倍率性充放电循环性能。
[0040]相较于现有技术，本发明具有以下优势:
1)本发明的二氧化锡纳米颗粒具有极小的量子点尺寸，且具有高电学性能；
2)本发明的制备方法简单、易行，方法重复性高，产品批次性好。适合大量生产；
3)本发明制备的Sn02量子点在常温下制备后，只需要在400?600°C低温下煅烧2?8h，耗能极低，降低了工业化成本；
4)本发明制备的Sn02量子点制备的电池，其电池性能非常优越。首次充放电比容量极高，1338和2560mAh/g。充放电循环性能好:电流密度为160mA/g时，经过200次循环后，充、放电比容量分别保持有809.5和816.6mAh/g，远高于其理论容量790mAh/g，倍率性充放电循环性能好:电流密度为800mA/g时，充、放电比容量分别保持有737.7和740mAh/g，电流密度为1600mA/g时，充、放电比容量分别保持有651.7和671.7mAh/g,电流密度为3200mA/g时，充、放电比容量分别保持有557.3和557.3mAh/g。
[0041]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0042]实施例1
1)以结晶四氯化锡(SnCl4*5H20)为原料、二氧化硅纳米管(制备方法参见专利，申请号:CN101280457A)为模板材料，在室温下配制两者的混合溶液，其中结晶四氯化锡的浓度为0.5mmol/40ml, 二氧化石圭纳米管浓度为lmmol/40ml ；
2)将1)所述混合溶液室温搅拌12小时；
3)将步骤2)的混合溶液离心分离，并将所得物质再次分散于去离子水中，放置于炉子中，在450°C温度加热7小时；
4)将步骤3)制备的粉体置于50ml浓度为0.lmol/L的NaOH溶液中，温度为50°C，搅拌24小时。离心分离，收集样品，并于烘箱中70摄氏度烘干24小时。得到二氧化锡纳米粒子。所述的Sn02量子点尺寸为2?4nm,分散性好；
5)将制备的31102量子点做锂离子电池负极材料，组装电池，并测试其电池性能。
[0043]图1是Sn02量子点的XRD图谱，跟Sn02的标准卡片(JCPDS =41-1445)完全吻合，说明产物是纯的Sn02。图2 (a)是Sn02量子点的透射电镜照片及电子衍射花样，图2 (b)是其透射电镜高分辨图片。从图2(a)、2(b)看出制备的2.5?3.9nm的Sn02纳米颗粒。图3是Sn02量子点锂离子电池负极材料制备的锂离子电池的电池循环性能图片。在电流密度为160mA/g (0.2C)，循环200次后，本Sn02量子点的充放电比容量仍保持有809.5和816.6mAh/g，远高于其理论容量790mAh/g。图4为Sn02量子点锂离子电池负极材料制备的锂离子电池的倍率性充放电循环图片。从图中可以看出其高电池倍率性充放电循环性能良好。倍率性充放电循环性能好:电流密度为800mA/g时，充、放电比容量分别保持有737.7和740mAh/g，电流密度为1600mA/g时，充、放电比容量分别保持有651.7和671.7mAh/g,电流密度为3200mA/g时，充、放电比容量分别保持有557.3和557.3mAh/g。
[0044]实施例2
1)以无水四氯化锡为原料，二氧化硅空心球(制备方法参见专利，申请号:201310190469.1)为模板材料，在室温下配制两者的混合溶液，其中无水四氯化锡的浓度为lmmol/40ml, 二氧化??圭纳米管浓度为lmmol/40ml ；
2)将1)所述混合溶液室温搅拌18小时；
3)将步骤2)的混合溶液离心分离，并将所得物质再次分散于去离子水中，放置于炉子中，在550°C温度加热5小时；
4)将步骤3)制备的粉体置于50ml浓度为0.lmol/L的NaOH溶液中，温度为50°C，搅拌24小时。离心分离，收集样品，并于烘箱中70摄氏度烘干24小时。得到二氧化锡纳米粒子。所述的Sn02量子点尺寸为2?4nm,分散性好；
5)将制备的31102量子点做锂离子电池负极材料，组装电池，并测试其电池性能。结果表明该电池具有与实施例1的电池相似的优异的性能。
[0045]实施例3
1)以结晶四氯化锡(SnCl4*5H20)为原料，二氧化硅空心球(制备方法参见专利，申请号:201310190469.1)为模板材料，在室温下配制两者的混合溶液，其中结晶四氯化锡的浓度为2.5mmol/40ml，二氧化硅纳米管浓度为2mmol/40ml ；
2)将1)所述混合溶液室温搅拌24小时；
3)将步骤2)的混合溶液离心分离，并将所得物质再次分散于去离子水中，放置于炉子中，在650°C温度加热3小时；
4)将步骤3)制备的粉体置于50ml浓度为0.lmol/L的NaOH溶液中，温度为50°C，搅拌24小时。离心分离，收集样品，并于烘箱中70摄氏度烘干24小时。得到二氧化锡纳米粒子。所述的Sn02量子点尺寸为2?4nm,分散性好；
5)将制备的31102量子点做锂离子电池负极材料，组装电池，并测试其电池性能。结果表明该电池具有与实施例1的电池相似的优异的性能。
[0046]产业应用性:
本发明的二氧化锡纳米颗粒具有极小的尺寸，且具有较高稳定性、分散性好，可以用作锂离子电池负极材料，本发明的制备方法简单易行，能耗低，原材料廉价，适合大规模生产。
【主权项】
1.一种高电学性能二氧化锡纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)以锡盐为原料，碱性条件下可溶的纳、微颗粒为模板材料，将两者分散于水中，配制均匀的混合溶液，其中锡盐的浓度范围为0.1?5mmol/40ml，模板材料的浓度范围为0.1?5mmol/40ml ； 2)将步骤1)所得的混合溶液于室温搅拌6?24小时后固液分离； 3)将步骤2)所得的固体于400?700°C的温度下加热2?8小时； 4)将步骤3)所得的粉体于置于碱性溶液中充分反应以去除所述模板材料，固液分离后将所得固体烘干即制得所述高电学性能二氧化锡纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述锡盐为结晶四氯化锡、无水四氯化锡、二氯化锡、和无水二氯化锡中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述模板材料为二氧化硅和/或氧化铝颗粒，所述模板材料的颗粒尺寸为5nm?50 μ m。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述模板材料具有介孔结构。5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，在所述混合溶液中，锡盐与模板材料的摩尔比为1:(0.5?10)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述温度为400 ?600。。。7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述碱性溶液为0.1?2mol/L的NaOH水溶液，所述充分反应是在30?60°C搅拌12?36小时。8.—种权利要求1至7中任一所述制备方法制备的高电学性能二氧化锡纳米颗粒，其特征在于，所述二氧化锡纳米颗粒的量子点尺寸为2?4nm。9.根据权利要求8项所述的高电学性能二氧化锡纳米颗粒，其特征在于，将所述高电学性能二氧化锡纳米颗粒作为锂离子电池的负极材料制成的锂离子电池在电流密度为160mA/g时，经过200次循环后，充、放电比容量分别保持高于800mAh/g ;在电流密度为800mA/g时，充、放电比容量分别保持高于735 mAh/g ;在电流密度为1600 mA/g时，充、放电比容量分别保持有650 mAh/g ;在电流密度为3200 mA/g时，充、放电比容量分别保持有555mAh/g。
【专利摘要】本发明涉及一种高电学性能二氧化锡纳米颗粒及其制备方法，所述方法包括以下步骤：1）以锡盐为原料，碱性条件下可溶的纳、微颗粒为模板材料，将两者分散于水中，配制均匀的混合溶液；2）将混合溶液于室温搅拌6～24小时后固液分离；3）将步骤2）所得的固体于400～700℃的温度下加热2～8小时；4）将步骤3）所得的粉体于置于碱性溶液中充分反应以去除所述模板材料，固液分离后将所得固体烘干即制得所述高电学性能二氧化锡纳米颗粒。
【IPC分类】B82Y40/00, H01M4/48
【公开号】CN105489874
【申请号】CN201410475958
【发明人】金平实, 王兵兵, 纪士东
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月17日