专利名称：一种锂电池锡碳负极复合材料制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电池负极材料制备方法，尤其涉及一种锂电池锡碳负极复合材料制备方法。
背景技术：
锂离子电池由于其能量密度高，循环性能好，自其商品化以来已经得到了广泛的应用，逐渐取代了传统的铅酸电池等化学电源。锂离子电池的应用很大程度上取决于其充放电循环的稳定性，与其它二次电池一样，锂离子电池在循环过程中容量衰减是难以避免的。由于锂离子电池在充放电过程中过充电或过放电、电解液分解、SEI膜的形成、活性物质的溶解及其它因素会导致电池容量损失，因此分析锂离子电池容量衰减的原因，对进行研究开发及生产应用有着重要的作用，也有利于提高产品的质量。·
石墨通过LiC6化合物可逆存储Li+机理，其理论可逆容量372mAh/g，实际的商品化石墨材料容量一般在320-360mAh/g，石墨材料具有性能稳定，电压平台低，循环性好等特点，由于容量相对较低，难于满足诸如笔记本电脑、移动电话和便携式数码产品等不断对超轻超薄、高能量密度电池的要求。与石墨负极材料相比，锡基负极材料具有更高的比容量，金属锡通过合金机理储锂，理论容量达到994mAh/g。因此，锡碳负极材料已经成为锂电池的一个重要研发方向，锡碳负极材料与其他金属基材料一样，锡碳材料在脱嵌锂的过程中，存在着严重的体积效应，造成电极的循环稳定性变差，材料在电化学循环过程中易粉化，造成严重的安全隐患。目前迫切需要提供一种循环稳定性高，质量比容量高，能进一步减小电池的体积，增进电池的安全性能的锡碳负极材料的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池锡碳负极复合材料制备方法，使用该方法制备的锡碳负极复合材料的锂离子电池具有稳定性好、容量高、体积小、使用寿命长等特点。为了实现上述目的，本发明提供的一种锂电池锡碳负极复合材料制备方法包括如下步骤
步骤I，配置反应溶液
将SnCl3溶解于甲苯，得到的浓度为20wt%-30wt%溶液1，将环氧树脂溶解于正丁醇，得到浓度为10wt%-12wt%的溶液2，将氨水溶解于乙二醇的混合物中，得到浓度为10wt%-15wt% 溶液 3 ；
步骤2，反应得到凝胶/碳体系
将溶液I和溶液2混合均匀得到溶液4，将粒径为10-20 μ m的炭黑粉末加入溶液4中强烈搅拌均匀得到固液混合物浆料5，在搅拌的条件下加热混合物浆料5至80-90°C，并向该混合物浆料内滴加溶液3，在滴加的过程中，溶液混合料变成溶胶混合料，整个体系的粘度不断增大，溶液3滴加至整个体系变成凝胶状为止，得到凝胶/碳混合体系；步骤3,干燥
步骤4，热处理碳化得到锡碳负极复合材料。其中，步骤3所述干燥方法优选为
将该凝胶/石墨混合体系转入真空干燥箱内，在温度150-20(TC条件下进行干燥，等溶剂完全排除后，再在该温度下保温2-4小时，然后将温度升至220-250°C并保温4_6小时，最后自然降温至常温，得到干燥物料。其中，步骤4所述热处理碳化方法优选为
所得的干燥物料置于碳化炉中，在惰性气体保护下加热碳化，碳化温度为800-1000°C，碳化时间为2-4小时，之后自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。本发明还提供了一种上述任意方法制备的方法制备的锂电池锡碳负极复合材料。 本发明由于采用了凝胶法以及特有的原料配比，使得制备的锡碳负极复合材料，具有良好的循环稳定性、高质量比容量，用于锂离子电池时，容量高，循环稳定性好，使用寿命长。
具体实施例方式实施例一
配置反应溶液
将SnCl3溶解于甲苯，得到的浓度为20wt%溶液1，将有环氧树脂溶解于正丁醇，得到浓度为10wt%的溶液2，；将氨水溶解于乙二醇的混合物中，得到浓度为10wt%溶液3。反应得到凝胶/碳体系
将溶液I和溶液2混合均匀得到溶液4 ;将粒径为10 μ m的炭黑粉末加入溶液4中强烈搅拌均匀得到固液混合物浆料5，在搅拌的条件下加热混合物浆料5至80°C，并向该混合物浆料内滴加溶液3，在滴加的过程中，溶液混合料变成溶胶混合料，整个体系的粘度不断增大，溶液3滴加至整个体系变成凝胶状为止，得到凝胶/碳混合体系；
干燥
将该凝胶/石墨混合体系转入真空干燥箱内，在温度150°C条件下进行干燥，等溶剂完全排除后，再在该温度下保温2小时，然后将温度升至220°C并保温4小时，最后自然降温至常温，得到干燥物料。热处理碳化得到锡碳负极复合材料
所得的干燥物料置于碳化炉中，在惰性气体保护下加热碳化，碳化温度为800°C，碳化时间为2小时，之后自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。实施例二 配置反应溶液
将SnCl3溶解于甲苯，得到的浓度为30wt%溶液1，将有环氧树脂溶解于正丁醇，得到浓度为12wt%的溶液2，；将氨水溶解于乙二醇的混合物中，得到浓度为15wt%溶液3。反应得到凝胶/碳体系
将溶液I和溶液2混合均匀得到溶液4 ;将粒径为20 μ m的炭黑粉末加入溶液4中强烈搅拌均匀得到固液混合物浆料5，在搅拌的条件下加热混合物浆料5至90°C，并向该混合物浆料内滴加溶液3，在滴加的过程中，溶液混合料变成溶胶混合料，整个体系的粘度不断增大，溶液3滴加至整个体系变成凝胶状为止，得到凝胶/碳混合体系；
干燥
将该凝胶/石墨混合体系转入真空干燥箱内，在温度200°C条件下进行干燥，等溶剂完全排除后，再在该温度下保温4小时，然后将温度升至250°C并保温6小时，最后自然降温至常温，得到干燥物料。热处理碳化得到锡碳负极复合材料
所得的干燥物料置于碳化炉中，在惰性气体保护下加热碳化，碳化温度为1000°c，碳化时间为4小时，之后自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。比较例
将二氧化锡和石墨，按质量比I : 3称取原料，经球磨机球磨搞拌5小时后，100°C干燥 12小时，后置于流动氮气保护下烧结，恒温4小时，后自然降至常温。所得半成品取出后经200目筛后，按半成品与浙青质量比4 I称取浙青，经球磨搅拌后，120°C干燥10小时，放入箱式炉中流动氮气保护下以同样模式烧结，样品取出后过200目筛得到锡碳混合物。将合成的实施例一、二及比较例的样品、乙炔黑、黏贴剂PVDF按质量比85 : 5 : 10混合成浆料，均匀涂于铜箔上，制作成规格相同的负极装入模拟电池中作充放电测试。电解液为1.5mol/L LiPF6的EC (乙基碳酸酯)+DMC (二甲基碳酸酯)(体积比I I)溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池，并在恒流O. 2C的条件下进行循环性能测试。该实施例一和二的的材料与比较例的材料相比，首次放电比容量提升了 20-30%以上，循环寿命提高了 50-60%以上。
权利要求
1.一种锂电池锡碳负极复合材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤I，配置反应溶液 将SnCl3溶解于甲苯，得到的浓度为20wt%-30wt%溶液1，将环氧树脂溶解于正丁醇，得到浓度为10wt%-12wt%的溶液2，将氨水溶解于乙二醇的混合物中，得到浓度为10wt%-15wt% 溶液 3 ； 步骤2，反应得到凝胶/碳体系 将溶液I和溶液2混合均匀得到溶液4，将粒径为10-20 μ m的炭黑粉末加入溶液4中强烈搅拌均匀得到固液混合物浆料5，在搅拌的条件下加热混合物浆料5至80-90°C，并向该混合物浆料内滴加溶液3，在滴加的过程中，溶液混合料变成溶胶混合料，整个体系的粘度不断增大，溶液3滴加至整个体系变成凝胶状为止，得到凝胶/碳混合体系； 步骤3,干燥 步骤4，热处理碳化得到锡碳负极复合材料。
2.根据权利要I所述的方法，其特征在于，步骤3所述干燥方法为 将该凝胶/石墨混合体系转入真空干燥箱内，在温度150-20(TC条件下进行干燥，等溶剂完全排除后，再在该温度下保温2-4小时，然后将温度升至220-250°C并保温4_6小时，最后自然降温至常温，得到干燥物料。
3.根据权利要I所述的方法，其特征在于，步骤4所述热处理碳化方法为 所得的干燥物料置于碳化炉中，在惰性气体保护下加热碳化，碳化温度为800-1000°C，碳化时间为2-4小时，之后自然降温冷却，得到锡碳纳米复合材料。
4.一种如权利要求I所述方法制备的锂电池锡碳负极复合材料。
全文摘要
本发明公开了一种锂电池锡碳负极复合材料制备方法将SnCl3溶解于甲苯，得到溶液1，将有环氧树脂溶解于正丁醇，得到溶液2，将氨水溶解于乙二醇的混合物中，得到溶液3；将溶液1和溶液2混合均匀得到溶液4，将炭黑粉末加入溶液4中强烈搅拌均匀得到固液混合物浆料5，在搅拌的条件下加热混合物浆料5，并向该混合物浆料内滴加溶液3，滴加至整个体系变成凝胶状为止，得到凝胶/碳混合体系；干燥、加热碳化，得到锡碳纳米复合材料。本发明由于采用了凝胶法以及特有的原料配比，使得制备的锡碳负极复合材料，具有良好的循环稳定性、高质量比容量，用于锂离子电池时，容量高，循环稳定性好，使用寿命长。
文档编号H01M4/38GK102891294SQ20121035760
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者姜波 申请人:上海锦众信息科技有限公司