[发明专利]一种用于锂二次电池负极的锡碳复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂二次电池负极的锡碳复合材料，其特征在于：由超小粒径的锡纳米颗粒均匀地分散、嵌在三维多孔碳载体材料内部并形成三维多孔结构，其中锡纳米颗粒以具有高比容量的锡储锂材料作为含锡活性物质存在于锡碳复合材料中，锡纳米颗粒的粒径范围为5-100 nm，复合材料中含锡活性材料的质量百分比为20-70%。

2.一种如权利要求1所述用于锂二次电池负极的锡碳复合材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

1）(salen)Sn的合成

将氯化锡和salenH₂配体放入容器中，加入无水乙醇混合均匀，然后将三乙胺通过分液漏斗逐滴加入，所得混合液在80 ^oC下磁力搅拌4小时，自然冷却到18-25 ^oC，有大量黄色沉淀生成，过滤后将沉淀物用无水乙醇洗涤2-3次，在100 Pa~-1 MPa中干燥24小时，得到(salen)Sn；

2）将(salen)Sn在保护气氛下进行高温热解反应，反应温度为500-1000 ^oC，升温速率为2-10 ^oC/min，反应时间为1-10 h，反应结束后降温至18-25 ^oC，即可制得该锡碳复合材料。

3.根据权利要求2所述用于锂二次电池负极的锡碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述氯化锡、salenH₂配体和三乙胺的摩尔比为1:1:2，无水乙醇与salenH₂配体的用量比为20 mL：1 mmol。

4.根据权利要求2所述用于锂二次电池负极的锡碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述保护气氛的气体为氩气、氮气或氩气与氢气的混合气，混合气中氩气与氢气的体积比为9-19：1。

5.一种如权利要求1所述用于锂二次电池负极的锡碳复合材料的应用，其特征在于用于制备锂离子电池，方法如下：

将锡碳复合材料、导电添加剂和粘结剂在有机溶剂中分散混合，涂覆在集流体上，然后在空气中干燥制成电极，干燥温度为323-403 K，压力为100 Pa-1 MPa；以该电极为工作电极，以金属锂或含锂合金为对电极和参比电极，两电极以隔膜分隔，加入电解液，在氩气或干燥空气中组装成锂二次电池。

6.根据权利要求5所述用于锂二次电池负极的锡碳复合材料的应用，其特征在于：所述锡碳复合材料、导电添加剂和粘结剂的质量比为60-90：10-40：0-20，有机溶剂与锡碳复合材料的质量比为1-20：1。

7.根据权利要求5所述用于锂二次电池负极的锡碳复合材料的应用，其特征在于：所述集流体为泡沫铜、泡沫镍、铜网/片、铝网/片或不锈钢网/片；导电添加剂为石墨、炭黑、乙炔黑和碳纳米管中的一种或两种以上任意比例的混合物；粘结剂为聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚乙烯醇和缩甲基纤维素钠中的一种或两种以上任意比例的混合物；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、环丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和己内酰胺中的一种或两种以上任意比例的混合物；含锂合金为锂铝合金，其中锂的含量为20-50w%；隔膜为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和纤维素的一种或两种以上任意比例的混合物构成的薄膜；电解液由固体锂盐电解质和有机溶剂组成，固体锂盐电解质在有机溶剂中的浓度为0.2-1.5 mol /L，其中固体锂盐电解质为LiClO₄、 LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₂、LiP(C₆H₄O₂)₃、LiPF₃(C₂F₅)₃、LiB(C₂O₄)₂和LiN(CF₃SO₂)₂的一种或两种以上任意比例的混合物；溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯，碳酸甲丁酯及其同分异构体、乙酸甲酯、丙酸甲酯、g-丁内酯、环丁砜、1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷，丙炔酸，四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃和二甲基亚砜中的一种或两种以上任意比例的混合物。