[发明专利]聚合物掺杂锡酸锂负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸锂负极材料的制备方法，特别是涉及一种聚合物掺杂锡酸锂负极材料的制备方法。 

背景技术

锡基材料以其高的理论容量、低成本、低毒性、宽广的实用性是理想的锂离子电池负极材料。文献“《Journal of Alloys and Compounds》，415，1-2(2006)pp.229-233”公开了采用溶胶凝胶法合成的锡酸锂材料。方法是将SnCl₄·5H₂O溶解于乙二醇中，搅拌后加入柠檬酸制得溶胶，制得的溶胶放入干燥箱中干燥，以使溶胶结晶；将蒸干溶剂的干凝胶放在电热炉上，加热使其燃烧直至完全；将得到的干凝胶在马弗炉中温度400℃时，预烧5h；把得到的上述物质经研磨后马弗炉中温度700℃烧结5h；得到Li₂SnO₃。经过电化学性能测试，首次放电容量可达到1080mAhg^-1，充电容量423mAhg^-1，首次不可逆容量657mAhg^-1，经过50次循环后放电容量保持380mAhg^-1(在电流密度60mAg^-1，电压范围0-1.0V)。但是，文献中制备的纯相Li₂SnO₃具有如下不足：Li₂SnO₃电极的首次不可逆容量较大，经过循环后放电保持容量较低(即循环性能欠佳)。这是由于锡在充放电循环过程中，体积发生了膨胀和收缩，引起晶粒破碎，结构崩塌，导致电极的破坏，减少了电极的循环寿命，并且其在脱插锂反应时容易“团聚”，致使初始不可逆容量增大。 

发明内容

为了克服现有的方法制备Li₂SnO₃首次不可逆容量大的不足，本发明提供一种聚合物掺杂锡酸锂负极材料的制备方法。该方法采用微乳液聚合法得到聚苯胺(以下简称PANI)或者聚吡咯(以下简称PPy)掺杂的Li₂SnO₃负极材料。本发明合成的聚合物(PANI或PPy)掺杂的Li₂SnO₃材料，由于PANI或PPy的掺杂，可以有效地缓解充放电时所引起的体积变化，可以避免材料电极容量衰减过快，降低初始不可逆容量，同时增加导电性，使得Li₂SnO₃/PANI(PPy)负极材料的容量高于纯相Li₂SnO₃的循环性能。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚合物掺杂锡酸锂负极材料的制备方法，其特点是包括以下步骤： 

(a)按照摩尔数n_{聚合物单体}∶n_{十二烷基苯磺酸钠}＝160～170，将聚合物单体慢慢滴入pH值为1～2、摩尔浓度为0.01～0.02molL^-1的十二烷基苯磺酸钠溶液中，同时剧烈搅拌。 

(b)按照摩尔数n_锡酸锂∶n_{聚合物单体}＝1∶1～10，将Li₂SnO₃粉末加入步骤(a)制备的溶液中，剧烈磁力搅拌0.5～1h形成微乳液，用冰水冷却备用。 

(c)按照n_{聚合物单体}∶n_过硫酸铵＝1∶1，配制2～3molL^-1的过硫酸铵溶液，将其逐滴滴加入步骤(b)制备的溶液中，并保持搅拌10～12h。 

(d)用与步骤(c)所制备溶液等体积的丙酮破乳，抽滤，再用1molL^-1盐酸和去离子水反复洗涤滤饼至滤液澄清，将洗涤后的滤饼置于50～60℃真空干燥箱中干燥至恒重，研磨得到聚合物掺杂锡酸锂粉末。 

本发明的有益效果是：由于采用微乳液聚合法得到Li₂SnO₃/PANI(PPy)材料。本发明合成的聚合物(PANI或PPy)掺杂的Li₂SnO₃材料，由于PANI或PPy的掺杂，有效地缓解了充放电时所引起的体积变化，避免了材料电极容量衰减过快，降低了初始不可逆容量，同时增加了导电性，使得Li₂SnO₃/PANI(PPy)负极材料的容量高于纯相Li₂SnO₃的循环性能。