[发明专利]高容量锡镍复合氧化物锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属锂离子电池负极材料的制备领域，特别是涉及高容量锡镍复合氧化物锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池因具有高电压、大容量、长寿命和安全性能好等特点，使之从便携式电子设备至电动汽车等多方面展示了应用前景。开发锂离子电池的关键之一是寻找合适的电极材料，使电池具有足够高的锂嵌入量和很好的锂脱嵌可逆性，以保证电池的高电压、大容量和长寿命的要求。石墨因具有较高的电化学性能已在商业锂离子电池中得到应用，但是石墨的理论比容量较低，只有372mAh/g，而且它的密度也比较小，此外，当充放电电位达到0V或更低时，石墨电极上有锂沉积出来，存在安全隐患。所以研究开发质量比容量和体积比容量都比较高、安全性能好的负极材料，是锂离子电池技术发展、特别是新型锂动力电池发展的必然要求。

与传统的石墨负极材料相比，锡基氧化物贮锂材料具有较高的能量密度，清洁无污染，安全性能好，原料来源广泛，价格便宜等优点，是金属氧化物类负极材料中极具发展潜力的一种负极材料。因此，近年来人们对这类材料开展了广泛的研究。

人们很早就对过渡金属氧化物贮锂负极材料进行了研究，如WO₂、MoO₂、Fe₂O₃、TiO₂等，但其容量比较低，嵌锂电位也较高，因此一直未能得到实际应用。直到2000年，Poizot等(P.Poizot，S.Laruelle，S.Grugeon，L.Dupont，J-M.Tarascon，Nature2000，407，496)上报道了纳米尺寸的过渡金属氧化物MO(M＝Co、Ni、Cu、Fe)作为锂离子电池负极材料具有良好的电化学性能，这类负极材料才重新引起人们的重视。

过渡金属氧化物负极材料(CoO、Co₃O₄、NiO、CuO、FeO等)具有很高的贮锂容量，其可逆贮锂容量通常大于600mAh/g。由于这类材料的密度比碳高得多，因此，其体积比容量是目前广泛应用的碳材料的理论容量的5-7倍，并且能承受较大功率的充放电。但是这类材料最主要的缺点的工作电位较高，在实际应用中，与正极材料组成的电池电压较低，例如，CoO与LiMn₂O₄组成的电池其平均电压只有2.2V。

近年研究者们尝试制备新型锡基-过渡金属合金锂离子电池负极材料。赵海雷等(专利：CN1866587A)制备了锡镍合金复合物锂离子电池负极材料，其可逆容量只有389mAh/g。因此高容量，循环性能好的锂离子电池还有待进一步研究。

发明内容

本发明的高容量锡镍复合氧化物锂离子电池负极材料的制备方法，该方法制备工艺简单，成本低，合成的锡镍复合氧化物粉体颗粒均匀，颗粒尺寸为纳米级，结构为非晶态或晶态，制备出的锡镍复合氧化物负极材料贮锂容量高，循环性能好。

本发明的高容量锡镍复合氧化物锂离子电池负极材料的制备方法，包括：

(1)称取可溶性锡酸钠和硫酸镍，分别溶解，并配制成溶液，将两种溶液按Sn/Ni原子比为0.5～2进行配比混合，并不停的搅拌，将产生沉淀过滤用蒸馏水反复洗涤干净，置于真空烘箱中充分干燥，得到固体粉末前驱物；

(2)将前驱物在流动的惰性气体保护氛围下，在马福炉中以1～30℃/min的升温速度升到280～1200℃，保温0.5～8小时，保温结束后随炉冷却到室温，得到锡镍复合氧化物锂离子电池负极材料。

所述步骤(1)锡酸钠和硫酸镍在水或酸性溶液或碱性溶液中具有可溶性。

所述步骤(2)锡镍复合氧化物的结构为非晶态或晶态，颗粒尺寸为纳米级。

有益效果

(1)本方法在低温下合成的锡镍复合氧化物为非晶态结构，在高温下合成的锡镍复合氧化物为晶态结构，颗粒尺寸均为纳米级，制备出的锡镍复合氧化物负极材料贮锂容量高，循环性能好；

(2)该方法制备工艺简单，成本低，对促进锡基负极材料和过渡金属负极材料在锂离子电池中的实际应用具有十分重要的意义。

附图说明

图1为实施例1合成的锡镍复合氧化物的TEM照片。合成温度为400℃，保温时间为4小时。其颗粒平均粒径为10纳米；

图2为实施例1合成的锡镍复合氧化物的XRD图。合成温度为400℃，保温时间为4小时；

图3为实施例1合成的锡铅复合氧化物的前二周恒电流充放电曲线。合成温度为400℃，保温时间为4小时；