[发明专利]一种锑基储锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锑基储锂材料及其制备方法。该锑基储锂材料是一种锂的硫锑化物，分子式为Li_3+3xSb_1‑xS₃，式中Sb为正三价，x＝0.05至0.95。锑基储锂材料的制备方法是以天然辉锑矿矿石粉末为原料，经湿法冶金技术和液相化学反应获得，大大减轻了环境污染和能耗。Li_3+3xSb_1‑xS3在被用作锂离子电池电极材料时，它在充放电过程中全部组分，包括Li、Sb和S均具有电化学活性，从而使它具有很高的充放电容量。Li_3+3xSb_1‑xS3在容量、充放电速率等方面性能都明显优于现有的锂离子电极材料，具有很高的性价比。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种锑基储锂材料及其制备方法。

背景技术

储锂材料是锂电池的重要组成部分。目前已经商品化的储锂材料主要为锂的含氧酸盐，如磷酸盐、锰酸盐、钴酸盐、铝酸盐、钛酸盐等，它们的共同特点是：电化学活性仅表现在活动性锂离子部分，而锂离子在分子量中所占比例较少，这是此类材料能量密度不高的主要原因。在另一方面，目前报导的基于硫化物的储锂材料能量密度有大幅度提高，如硫化锂，但它们的分子结构稳定性不如含氧酸盐，因此充放电寿命欠佳。

本发明尝试提供一种能量密度高，寿命长，性价比合理的储锂材料。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供一种锑基储锂材料及其制备方法。

一种锑基储锂材料，它是一种锂的硫锑化物，分子式为Li_3+3xSb_1-xS₃，式中Sb为正三价，x＝0.05至0.95。

一种如所述锑基储锂材料的制备方法，它的步骤如下：

1)将破碎、研磨过的辉锑矿粉末和硫化铵按(1)式的化学计量比混合，再加相当于辉锑矿重量5至10倍的水，搅拌至辉锑矿基本溶解；

Sb₂S₃+3(NH₄)₂S＝2(NH₄)₃SbS₃ (1)

2)离心或过滤分离固液两相，得到(NH₄)₃SbS₃溶液；

3)按(2)式的化学计量比，在(NH₄)₃SbS₃溶液中加入LiOH，搅拌直至LiOH完全溶解，得到Li_3+3xSb_1-xS₃溶液；

(1-x)(NH₄)₃SbS₃+(3+3x)LiOH＝Li_3+3xSb_1-xS3+(3-x)NH₃↑+(3-x)H₂O (2)

式中x＝0.05至0.95

4)将Li_3+3xSb_1-xS3溶液在真空烘箱或带保护气氛的烘箱中60°至100℃烘干并冷却至室温；

5)将冷却后结块的固相破碎，即得到产物Li_3+3xSb_1-xS₃。

所述的辉锑矿是一种自然产出的锑矿物，是三价锑的硫化物，分子式Sb₂S₃。

所述的保护气氛是氮气或氩气的一种或数种。