[发明专利]一种硒化锡复合负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种硒化锡复合负极材料的制备方法，本发明所采用的制备方法简单，实验重复性高、周期短，适合大规模生产制备的需要，在锂离子电池应用方面具有显著的科学意义；所述方法采用的硒化锡为纳米级纤维状，其单个纤维上布满均匀的贯通孔，有效地抑制硒化锡的体积膨胀收缩；本发明将腐植酸用于负极材料碳包覆剂，负极材料比容量高，循环性能和倍率性能优良。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种硒化锡复合负极材料的制备方法。

背景技术

现代工业的飞速发展，人类对于能源的需求日益增大。目前世界所利用能源的85％来自于化石原料(煤、石油、天然气等)，这些原料是不可再生的，其造成的环境污染也在不断加剧。因此，绿色能源及其材料的研制开发，对于实现二十一世纪可持续发展战略，缓解能源危机和减轻环境污染压力都具有非常重要的意义。

锂电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以，锂电池长期没有得到应用，随着技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。锂电池大致可以分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料。

然而，石墨的理论嵌锂最大容量仅为372mAh/g，且首次不可逆损失大、倍率放电性能差，另外，在锂离子嵌入时，电解液的部分溶剂也会跟随嵌入，容易发生结构的变化。显然不能满足车用锂离子电池大功率、高容量的要求。因此，在锂电池领域，目前急需负极材料的更新换代。

已有研究表明，纳米过度金属氧化具有较高的理论比容量，而且容量保持率高。尤其是锡基负极材料，因为锡基负极不仅具有较高的理论容量，而且很容易与第Ⅴ主族的元素和第Ⅵ主族的元素形成两相的合金化合物。近年来，对于SnSb、Sn₃P₄、SnO₂、SnS₂等锡的合金化合物的报道比较多，但是对于SnSe₂的报道比较少。SnSe₂为六方相的层状结构，层与层之间的结合比较弱，有利于锂离子的嵌入与脱出，作为负极材料具有较大的发展空间。但是要将SnSe₂负极材料应用于实际中，其电化学性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明提供一种硒化锡复合负极材料的制备方法，本发明所采用的制备方法简单，实验重复性高、周期短，适合大规模生产制备的需要，在锂离子电池应用方面具有显著的科学意义；所述方法采用的硒化锡为纳米级纤维状，其单个纤维上布满均匀的贯通孔，有效地抑制硒化锡的体积膨胀收缩；本发明将腐植酸用于负极材料碳包覆剂，负极材料比容量高，循环性能和倍率性能优良。

为了实现上述目的，本发明提供一种硒化锡复合负极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）制备多孔硒化锡材料

取氯化锡加入到去离子水中，搅拌至完全溶解形成溶液一；称取硒粉，加入到水合肼中，搅拌至完全溶解形成溶液二；然后将溶液二逐滴加入到溶液一中形成混合溶液三，并搅拌均匀；其中，锡离子与硒原子的摩尔比为1：(2-3)；

将上述混合液三转移至水热釜中，然后将水热釜置于水热反应仪于220-230℃反应，反应结束后随炉冷却至室温，然后用去离子水和无水乙醇分别洗涤、离心得到黑色的粉体，将分离得到的粉体烘干得到SnSe²纳米晶。

将粉末状的氯化钾与SnSe²纳米晶以质量比10：（150-200）混合均匀，然后送入螺杆挤压机，设置螺杆挤出压机的温度为340-350℃，通过螺杆的旋转剪切、分散使氯化钾研磨形成晶粒并均匀分散于半熔融状态的SnSe²纳米晶；