一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)合成工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池負(fù)極材料要求其具有良好的比容量與體積比容量，首次充放電效率高、循環(huán)性能好及降低成本。Sn最為負(fù)極材料具有的高比容量但其循環(huán)穩(wěn)定性能差，充放電過(guò)程中體積變化大，限制了 Sn作為離離子負(fù)極材料的發(fā)展。為解決Sn在充放電過(guò)程中的體積驟變，一般方法是把Sn制備成納米顆粒，但因充放電過(guò)程中，Sn納米粒子容易會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，本質(zhì)問(wèn)題仍無(wú)法解決。另一種方法是合成Sn/碳化合物來(lái)降低Sn的體積驟變。但是該方法退火溫度很高，成本無(wú)法降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了彌補(bǔ)以上不足，本發(fā)明提供了一種Sn循環(huán)穩(wěn)定好、有效提高了過(guò)渡金屬碳酸鹽的導(dǎo)電性的鋰離子電池負(fù)極材料，以解決上述【背景技術(shù)】中的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]—種鋰離子電池負(fù)極材料，包括基體和分散在基體的金屬納米材料；
[0006]所述基體為過(guò)渡金屬碳酸鹽MC03;
[0007]分散在基體中的金屬納米粒子為Sn。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述金屬碳酸鹽10)3中1為此，(:0，附，？6中的一種、兩種或二種。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述分散在基體中的金屬納米粒子Sn尺寸為60?80nm。
[0010]本發(fā)明還提供了一種制備上述Sn循環(huán)穩(wěn)定好、有效提高了過(guò)渡金屬碳酸鹽的導(dǎo)電性的鋰離子電池負(fù)極材料的方法，以解決上述【背景技術(shù)】中的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0012]—種制備鋰離子電池負(fù)極材料方法，包括步驟:
[0013]1)將Mn、Co、N1、Fe中的一種、兩種或三種的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度為30?50
°C時(shí)與尿素共沉積；
[0014]2)將Sn納米粒子加入混合溶液中，攪拌40?80分鐘；
[0015]3)將溶液置于高壓滅菌器中，150?300°C下熱處理15?24小時(shí)；
[0016]4)將沉淀物分離，蒸餾水清洗，冷卻干燥，制得Sn粒子嵌入式的過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末，即所述鋰離子電池負(fù)極材料。
[0017]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟1)中將Mn、Co、N1、Fe中的一種、兩種或三種的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度為30?50°C時(shí)與尿素共沉積；其中金屬的總含量與醋酸根的摩爾比為0.8:0.2，金屬醋酸鹽與乙二醇的摩爾比為0.01?0.02:1，尿素與乙二醇溶液的摩爾比為0.04?0.06:1。
[0018]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟2)中Sn納米粒子顆粒尺寸為60?80nm。
[0019]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟3)中高壓滅菌器中為飽和蒸汽壓，熱處理為常壓。
[0020]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟4)制得的Sn粒子嵌入式的過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末中Sn粒子重量為所述過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末重量的5?25%。
[0021]本發(fā)明用一種低溫一步式熱溶劑法來(lái)合成Sn與過(guò)渡金屬碳酸鹽的化合物，有效解決了 Sn循環(huán)穩(wěn)定差的問(wèn)題也提高了過(guò)渡金屬碳酸鹽的導(dǎo)電性。
[0022]由于采用了上述技術(shù)方案，一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，包括步驟:1)將Mn、Co、N1、Fe中的一種、兩種或三種的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度為30?50°C時(shí)與尿素共沉積;2)將Sn納米粒子加入混合溶液中，攪拌40?80分鐘；3)將溶液置于高壓滅菌器中，150?300°C下熱處理15?24小時(shí)；4)將沉淀物分離，蒸餾水清洗，冷卻干燥，制得Sn粒子嵌入式的過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末，即所述鋰離子電池負(fù)極材料;本發(fā)明的鋰離子負(fù)極材料具有良好的電化學(xué)性能，電能儲(chǔ)存容量大，循環(huán)穩(wěn)定性良好，在工作電流為100mA/g時(shí)，蓄電量大于900mAh/g在循環(huán)100次之后蓄電量仍大于550mAh/g。
【具體實(shí)施方式】
[0023]—種鋰離子電池負(fù)極材料，包括基體和分散在基體的金屬納米材料；
[0024]所述基體為過(guò)渡金屬碳酸鹽MC03;
[0025]分散在基體中的金屬納米粒子為Sn。
[0026]所述金屬碳酸鹽MC03中Μ為Mn，Co，Ni，F(xiàn)e中的一種、兩種或三種。
[0027]所述分散在基體中的金屬納米粒子Sn尺寸為60?80nm。
[0028]—種制備鋰離子電池負(fù)極材料方法，包括步驟:
[0029]1)將Mn、Co、N1、Fe中的一種、兩種或三種的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度為30?50
°C時(shí)與尿素共沉積；
[0030]2)將Sn納米粒子加入混合溶液中，攪拌40?80分鐘；
[0031]3)將溶液置于高壓滅菌器中，150?300°C下熱處理15?24小時(shí)；
[0032]4)將沉淀物分離，蒸餾水清洗，冷卻干燥，制得Sn粒子嵌入式的過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末，即所述鋰離子電池負(fù)極材料。
[0033]所述步驟1)中將Mn、Co、N1、Fe中的一種、兩種或三種的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度為30?50°C時(shí)與尿素共沉積;其中金屬的總含量與醋酸根的摩爾比為0.8:0.2，金屬醋酸鹽與乙二醇的摩爾比為0.01?0.02:1，尿素與乙二醇溶液的摩爾比為0.04?0.06:1。
[0034]所述步驟2)中Sn納米粒子顆粒尺寸為60?80nm。
[0035]所述步驟3)中高壓滅菌器中為飽和蒸汽壓，熱處理為常壓。
[0036]所述步驟4)制得的Sn粒子嵌入式的過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末中Sn粒子重量為所述過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末重量的5?25%。
[0037]本發(fā)明用一種低溫一步式熱溶劑法來(lái)合成Sn與過(guò)渡金屬碳酸鹽的化合物，有效解決了 Sn循環(huán)穩(wěn)定差的問(wèn)題也提高了過(guò)渡金屬碳酸鹽的導(dǎo)電性。
[0038]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0039]實(shí)施例一:
[0040]—種制備鋰離子電池負(fù)極材料方法，包括步驟:[0041 ] 1)將Μη的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度為30°C時(shí)與尿素共沉積；
[0042]2)將Sn納米粒子加入混合溶液中，攪拌40分鐘；
[0043]3)將溶液置于高壓滅菌器中，150°C下熱處理15?24小時(shí)；
[0044]4)將沉淀物分離，蒸餾水清洗，冷卻干燥，制得Sn粒子嵌入式的過(guò)渡金屬碳酸鹽粉末，即所述鋰離子電池負(fù)極材料。
[0045]所述步驟1)中將5mmol的Μη的醋酸鹽加入8ml乙二醇中，在溫度為30°C時(shí)與20mmol尿素共沉積；
[0046]所述步驟2)中Sn納米粒子顆粒尺寸為60nm，重量含量為MnC03的5% ；
[0047]所述步驟3)中高壓滅菌器中為飽和蒸汽壓，熱處理為常壓。
[0048]實(shí)施例二:
[0049]—種制備鋰離子電池負(fù)極材料方法，包括步驟:
[0050]1)將Co的醋酸鹽加入乙二醇中，在溫度