[发明专利]一种介孔SnO2

说明书

本发明提供了一种介孔SnO2/C复合材料的制备方法。该方法以碳水化合物、酚类化合物和锡无机盐为原料，用酸性水溶液将原料溶解混合，进行液相反应，再经干燥、固化、焙烧、水洗、烘干等步骤，制得介孔SnO2/C复合材料。通过原料加入量的改变，制备了一系列不同SnO2含量(0～40％)的介孔SnO2/C复合材料。相应的比表面积为2050～1300m2/g，总孔容为1.7～0.8cm3/g，孔径为3～5nm。这些复合材料表现出良好的电化学性能。其中，SnO2含量20％介孔SnO2/C复合材料首次可逆比容量为1270mAh/g且保持85％容量时循环次数可达300次。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的技术领域，一种介孔SnO2/C复合材料的制备方法。

技术背景

跟传统化学电池比，锂离子电池能量密度高，循环性能好，环境污染较小。随着各种电子设备和机械行业的快速发展，对锂离子电池性能要求越来越高，目前主流的商品化的锂离子电池无法满足这些要求。为了能提供一种更优的比容量高、循环稳定性好和使用寿命长的锂离子电池，研究主要集中在新型正极材料和负极材料的开发。商业上锂离子电池负极材料主要是石墨，理论比容量是372 mAh/g。锡金属和二氧化锡的理论比容量较高，分别为992和782mAh/g。单一锡金属和二氧化锡作负极材料时容易发生巨大的体积膨胀，使电池很快失效。将其与其他材料形成合金或分散形成纳米复合材料，可在一定程度上减弱这种效应。其中，碳存在多种独特性质的同素异形体，如石墨烯、碳纳米管、碳纤维、活性碳和介孔碳等。因此，锡金属或二氧化锡与碳的复合材料的开发应用成为研究热点。锡金属和碳常形成碳包覆结构复合材料，给金属锡的体积膨胀空间有限，首次放电比容量不高(CN101997110A；CN101202340A；CN102227019A)或可逆效率低(Chem.Mater.,2005,17:1926～1929)。近来专利(CN101462045A； CN101823760A；CN102427127A)和文献(电源技术,2011,35:1296～1298；储能科学与技术,2014,3:437～444)报道的二氧化锡和不同结构碳载体的复合材料也主要为包覆结构，这些材料中分散二氧化锡的粒子尺寸较大，活性低，同样，体积膨胀空间有限。所以，这些二氧化锡和不同结构碳的复合材料的电化学性能离实际应用仍有差距。研究表明，更小的SnO2纳米颗粒有利于其作为锂离子电池负极材料的电化学性能的提高。为了解决实际中所遇到的SnO2低分散问题，本发明采用经济简单的连续的一锅煮液相反应和固相烧结等步骤制备了高比表面积和高分散的SnO2含量为0～40％的介孔SnO2/C复合材料。

发明内容

本发明目的为了克服目前二氧化锡在碳载体上的低分散且其含量通常小于 10％的技术问题，提供一种经济简单的高比表面积、高分散和高二氧化锡含量的介孔SnO2/C复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案包括如下四个步骤：

(1)原料混合与液相反应