專利名稱：制備鋰離子電池負(fù)極材料納米級(jí)泡沫二氧化錫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制備方法，特別涉及一種制備鋰離子電池負(fù)極材料納米級(jí)泡沫二 氧化錫的方法。
背景技術(shù)：
二氧化錫產(chǎn)品多用于生產(chǎn)電子元器件，制備錫鹽、搪瓷色料、大理石及玻璃的磨光 劑，合成不透明玻璃、防凍玻璃和高強(qiáng)度玻璃等。例如用于木器涂料、導(dǎo)電涂料、海洋防污涂 料以及特種油漆涂料和橡膠助劑。值得關(guān)注的是，在鋰離子電池負(fù)極材料研究方面，二氧化 錫具有較低的嵌鋰電位(約o. 5Vvs. Li+/Li)和較高的嵌鋰容量(781mAh/g)，特別是，納米泡 沫二氧化錫具有較大的比表面積，并能夠有效抑制充放電過(guò)程中體積的變化，提高其容量 和循環(huán)性能，在鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)用領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。關(guān)于二氧化錫的制備方法有很多，如溶膠_凝膠法、低壓化學(xué)氣相沉積法、靜電噴 涂法、熱解噴涂法、尿素介質(zhì)水解法、磁控濺射法、微乳液法、微波輻射法等，這類方法對(duì)設(shè) 備的要求高，操作過(guò)程比較復(fù)雜，過(guò)程控制要求嚴(yán)格，制備過(guò)程對(duì)環(huán)境會(huì)造成不同程度的污 染，并且成本高，效率低，很難做到大批量生產(chǎn)。本專利涉及的方法是水熱合成法和固相燒 結(jié)法，該類方法的優(yōu)點(diǎn)在于，原理簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，過(guò)程穩(wěn)定，不使用對(duì)人體有害的試劑，且 適合大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)單的制備鋰離子電池負(fù)極材料納米泡沫二氧化錫的方法。本發(fā) 明的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)有毒物質(zhì)或環(huán)境污染物產(chǎn)生，環(huán)境友好，屬于綠色化學(xué)的制備方 法，并且本方法可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，所需的化學(xué)試劑廉價(jià)易購(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的包括以下步驟
1)配制摩爾濃度為0.l-o. 75mol L—1的糖類溶液，放入水熱反應(yīng)釜中，加熱到 160-200°C，恒溫2-16小時(shí)，得到高碳縮聚球水溶液A ；
2)再配制摩爾濃度為0.01-0. 02mol/L的SnCl4 5H20水溶液B ；
3)將溶液A和溶液B按1:(5 75)的摩爾比進(jìn)行混合，超聲處理30-60分鐘，過(guò)濾，烘 干，置于烘箱中，溫度為80-90°C，恒溫4-6小時(shí)，得到二氧化錫包覆高碳縮聚球的前驅(qū)體粉 末C ；
4)將獲得的前驅(qū)體粉末C置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式爐，采用下述煅燒過(guò)程空 氣中和氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，以1-4°C mirT1的升溫速率加熱到500-750°C，恒溫2_6小 時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，獲得鋰離子電池負(fù)極材料納米泡沫二氧化錫。所述的糖類是葡萄糖或蔗糖。本發(fā)明采用水熱合成法將葡萄糖或蔗糖溶液合成碳球模板A ；將SnCl4 5H20溶液 與A混合，增加超聲處理的過(guò)程；再采用水熱合成法制備出泡沫二氧化錫前驅(qū)體粉末C ；再 采用固相燒結(jié)法制備出分散性好，孔徑在100nm-200nm的納米級(jí)泡沫二氧化錫或泡沫二氧
3化錫/碳復(fù)合材料。該發(fā)明拓寬了二氧化錫的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是提供了一種用于鋰離子電 池負(fù)極材料的泡沫二氧化錫的制備方法。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
配制20ml摩爾濃度為0. 5mol L—1的葡萄糖水溶液，放入50ml水熱反應(yīng)釜中，油浴加 熱到180°C，恒溫4小時(shí)，得到高碳縮聚球水溶液A ；再配制80ml摩爾濃度為0. 012mol/L的 SnCl4 5H20溶液B ；將溶液B倒入溶液A中，超聲處理40分鐘，置于烘箱中，加熱到80°C， 恒溫4小時(shí)，得到二氧化錫包覆高碳縮聚球的前驅(qū)體粉末C。將獲得的前驅(qū)體粉末C置于瓷 舟中，放入管式爐中，采用下述煅燒過(guò)程空氣中，以1°C mirT1的升溫速率加熱到550°C， 恒溫4小時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，得到壁厚lOnm左右，孔徑100-200nm之間的泡沫二氧化 錫。實(shí)施例二 配制20ml摩爾濃度為0. 75mol化―1的葡萄糖水溶液，放入50ml水熱反 應(yīng)釜中，油浴加熱到180°C，恒溫6小時(shí)，得到高碳縮聚球水溶液A ；再配制80ml摩爾濃度為 0. 012mol/L的SnCl4 -5H20溶液B ；將溶液B倒入溶液A中，超聲處理60分鐘，置于烘箱中， 加熱到90°C，恒溫6小時(shí)，得到二氧化錫包覆高碳縮聚球的前驅(qū)體粉末C。將獲得的前驅(qū)體 粉末C置于瓷舟中，放入管式爐中，采用下述煅燒過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下，以rOmirT1的 升溫速率加熱到750°C，恒溫6小時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，得到碳均勻分散于泡沫二氧化 錫(壁厚lOnm左右，孔徑100-200nm之間)中的二氧化錫/碳復(fù)合材料。實(shí)施例三配制20ml摩爾濃度為0. 5mol L—1的蔗糖水溶液，放入50ml水熱反應(yīng) 釜中，油浴加熱到180°C，恒溫4小時(shí)，得到高碳縮聚球水溶液A ；再配制80ml摩爾濃度為 0. 012mol/L的SnCl4 -5H20溶液B ；將溶液B倒入溶液A中，超聲處理40分鐘，置于烘箱中， 加熱到80°C，恒溫4小時(shí)，得到二氧化錫包覆高碳縮聚球的前驅(qū)體粉末C。將獲得的前驅(qū)體 粉末C置于瓷舟中，放入管式爐中，采用下述煅燒過(guò)程空氣中，以1°C mirT1的升溫速率加 熱到550°C，恒溫4小時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，得到壁厚lOnm左右，孔徑100-200nm之間 的泡沫二氧化錫。實(shí)施例四配制20ml摩爾濃度為0. 75mol L—1的蔗糖水溶液，放入50ml水熱反 應(yīng)釜中，油浴加熱到180°C，恒溫6小時(shí)，得到高碳縮聚球水溶液A ；再配制80ml摩爾濃度為 0. 012mol/L的SnCl4 -5H20溶液B ；將溶液B倒入溶液A中，超聲處理60分鐘，置于烘箱中， 加熱到80°C，恒溫6小時(shí)，得到二氧化錫包覆高碳縮聚球的前驅(qū)體粉末C。將獲得的前驅(qū)體 粉末C置于瓷舟中，放入管式爐中，采用下述煅燒過(guò)程在氬氣保護(hù)氣氛下，以rOmirT1的 升溫速率加熱到750°C，恒溫6小時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，得到碳均勻分散于泡沫二氧化 錫(壁厚lOnm左右，孔徑100-200nm之間)中的二氧化錫/碳復(fù)合材料。
權(quán)利要求
一種制備鋰離子電池負(fù)極材料納米泡沫二氧化錫的方法，其特征在于，包括以下步驟1)配制摩爾濃度為0.1-0.75 mol·L-1的糖類溶液，放入水熱反應(yīng)釜中，加熱到160-200℃，恒溫2-16小時(shí)，得到高碳縮聚球水溶液A；2)再配制摩爾濃度為0.01-0.02 mol/L 的SnCl4·5H2O水溶液B；3)將溶液A和溶液B按1(5~75)的摩爾比進(jìn)行混合，超聲處理30-60分鐘，過(guò)濾，烘干，置于烘箱中，溫度為80-90℃，恒溫4-6小時(shí)，得到二氧化錫包覆高碳縮聚球的前驅(qū)體粉末C；4)將獲得的前驅(qū)體粉末C置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式爐，采用下述煅燒過(guò)程空氣中和氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，以1-4℃·min-1的升溫速率加熱到500-750℃，恒溫2-6小時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，獲得鋰離子電池負(fù)極材料納米泡沫二氧化錫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鋰離子電池負(fù)極材料納米泡沫二氧化錫的方法，其特征 在于，所述的糖類是葡萄糖或蔗糖。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備鋰離子電池負(fù)極材料納米級(jí)泡沫二氧化錫的方法，將SnCl4·5H2O溶液在超聲處理的條件下與水熱合成法制備的碳球溶液混合，進(jìn)行水熱合成反應(yīng)，得到泡沫二氧化錫前驅(qū)體，對(duì)其進(jìn)行固相燒結(jié)，即可獲得分散性好、孔徑分布均勻的納米級(jí)泡沫二氧化錫(或泡沫二氧化錫/碳復(fù)合材料)。本發(fā)明可以拓寬二氧化錫的應(yīng)用領(lǐng)域；在水熱合成法和固相分段法的基礎(chǔ)上，輔助超聲處理的手段，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)有毒物質(zhì)或環(huán)境污染物產(chǎn)生，環(huán)境友好，屬于綠色化學(xué)的制備方法，并且本方法可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，所需的化學(xué)試劑廉價(jià)易購(gòu)。
文檔編號(hào)H01M4/139GK101823760SQ20101017095
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者宋曉平, 堯剛, 汪飛, 趙銘姝 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)