[发明专利]锂离子电池用二氧化钛/四氧化三锡负极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池用二氧化钛/四氧化三锡负极材料的制备方法，合成了介孔TiO₂纳米带支撑的Sn₃O₄纳米片复合材料，介孔TiO₂纳米带的引入，不仅有利于锂离子充放电过程中的传输，而且有效地缓解充放电时所引起的体积变化，避免材料电极容量衰减过快，循环稳定差的问题；介孔TiO₂纳米带基体具有机械支撑作用，Sn₃O₄纳米片均匀分散在其表面形成一维纳米结构；此外，介孔TiO₂纳米带具有储锂性能，使得产物的容量高于纯Sn₃O₄的循环性能，弥补了单一的Sn₃O₄电极的不足。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池领域，尤其是一种负极材料的制备方法。

背景技术

锡基材料由于其高的理论容量、低成本、低毒性、宽广的实用性被认为是具有广泛发展前景的一类锂离子电池负极材料。

文献“Journal of Alloys and Compounds,2017,690:765-770”公开了一种采用水热法合成Sn₃O₄负极材料的方法，将SnCl₂·2H₂O和柠檬酸三钠(C₆H₅Na₃O₇)溶于去离子水中，搅拌后加入NaOH溶液，制得的混合溶液放入水热釜中，水热釜放在电热炉中180℃条件下加热12h，待温度自然降至室温，所得产物经过滤洗涤及真空干燥，得到Sn₃O₄。经过电化学性能测试，首次放电容量可达到1256mAh/g，经过50次循环后放电容量保持505.2mAhg^-1(在电流密度60mA g^-1，电压范围0-2.0V)。但是，文献中制备的纯相Sn₃O₄具有如下不足：Sn₃O₄电极的首次放点容量较大，但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

为了克服现有技术纯相Sn₃O₄循环后放电保持容量较低(即循环性能欠佳)的不足，本发明提供一种介孔二氧化钛纳米带(以下简称TiO₂)支撑的四氧化三锡(以下简称Sn₃O₄)锂离子电池负极材料的制备方法，合成的介孔二氧化钛纳米带(TiO₂)支撑的四氧化三锡纳米片(Sn₃O₄)复合材料由于介孔TiO₂纳米带的引入，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，使得TiO₂@Sn₃O₄负极材料的容量高于纯相Sn₃O₄的循环性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)将TiO₂粉末加入到摩尔浓度为10±0.1molL^-1的NaOH水溶液中，搅拌至完全溶解；其中，TiO₂粉末与NaOH的摩尔比为1：(78～85)；

(2)将步骤(1)所得的溶液以8～10℃/min的升温速率升温至180±5℃，反应24±0.5h后自然冷却至室温；