[发明专利]一种In掺杂SnO2纳米材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于属于电池材料学领域，具体涉及一种In掺杂SnO₂纳米材料的制备方法及其在锂电池中的应用。

背景技术

锂离子电池的核心是储锂材料。目前，石墨是广泛应用于商业化锂离子电池的负极材料。但石墨嵌锂电位低，在充放电过程中石墨表面可能引起金属锂的沉积，存在一定的安全隐患，另外碳材料无法克服比容量低的缺点。因此，许多研究者正在研究高容量的负极材料，以满足高比能电池的需要。最近，由于锡氧化物的理论容量较高，人们对锡氧化物作为锂离子电池负极材料进行较多的研究。氧化锡的容量同石墨材料相比，要高许多，但是其循环性能并不理想。根据合金型机理，材料循环性能与合金化过程中电极体积的变化密切相关。据文献报道，金属锡形成合金过程中其体积的最大变化超过300%，这么大的体积变化势必引起电极材料的粉化、崩裂而失效，导致循环性能变差。为了提高材料的循环性能，人们采用了许多方法对锡氧化物基负极材料进行改性，包括在锡氧化物中添加一些非活性的氧化物，用其他元素等进行对锡氧化物进行体相掺杂以及在锡氧化物中添加导电性物质等。因而开发具有良好循环性能且较高容量的负极材料仍然是该领域的研究重点。目前还未有In掺杂的SnO₂纳米材料的制备及其在锂电池中的应用的相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种In掺杂SnO₂纳米材料的制备方法及其在锂电池中的应用，用此In掺杂的SnO₂纳米材料应用在锂离子电池中表现出较好的循环性能及较高的比容量。本发明首次提供了In掺杂的SnO₂纳米材料的制备方法，其操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种In掺杂SnO₂纳米材料的制备方法，是用简易的水热方法合成出In掺杂SnO₂纳米材料。

将0.09-0.18mmol的K₂SnO₃·3H₂O和0.03-0.09mmol的In(NO₃)₃·4.5H₂O溶于30-60ml去离子水；再加入0.75-3.75g的草酸，搅拌混合30分钟，然后在200℃进行水热反应12小时；反应结束后，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥即得所述的In掺杂SnO₂纳米材料。

一种如上所述的制备方法制得的In掺杂SnO₂纳米材料应用于锂电池。锂电池组装：按质量比In掺杂的SnO₂纳米材料：聚四氟乙烯：乙炔黑＝70：20：10混合研磨后均匀地涂在0.25 cm²的铜片上做正极，参比电极和对电极为金属锂，电解质是1M LiClO₄的EC+DEC+EMC (EC/DEC/EMC=1/1/1v/v/v)溶液；所有组装均在手套箱里进行。

本发明的有益效果：用此In掺杂的SnO₂纳米材料应用在锂离子电池中表现出较好的循环性能及较高的比容量。本发明首次提供了In掺杂的SnO₂纳米材料的制备方法，其操作简便、成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成。

附图说明

图1是本发明制得的In掺杂SnO₂纳米材料的扫描电镜图。

图2 是本发明制得的In掺杂SnO₂纳米材料的XRD分析。

图3 是本发明制得的In掺杂的SnO₂纳米材料应用在锂离子电池中的循环性能测试。

具体实施方式

实施例1

一种In掺杂SnO₂纳米材料的制备方法，是用简易的水热方法合成出In掺杂SnO₂纳米材料。

将0.09mmol的K₂SnO₃·3H₂O和0.03mmol的In(NO₃)₃·4.5H₂O溶于30ml去离子水；再加入0.75g的草酸，搅拌混合30分钟，然后在200℃进行水热反应12小时；反应结束后，自然冷却至室温，过滤，洗涤，干燥即得所述的In掺杂SnO₂纳米材料。