[发明专利]一种锂电池负极多层中空氧化锡材料的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池负极材料制备技术领域，具体涉及一种锂电池负极多层中空氧化锡材料的制备方法。将可膨胀石墨微波、超声处理成纳米石墨片层，纳米石墨片层在丙烯腈与丁二烯共聚过程中，可以引发橡胶的交联反应，石墨片层在橡胶基体中达到了纳米分散，同时还有一定的插层结构存在，形成导电网络，从而提高锂电池负极材料的导电性能，将纳米导电橡胶粉掺入氧化锡前驱体悬浮液中，形成多层中空氧化锡材料，可以使氧化锡材料膨胀后通过滑移减少晶体材料的磨损，在氧化锡材料表面的碳化锡钛能减少二氧化锡的体积膨胀，降低二氧化锡因体积膨胀而发生的容量衰减，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料制备技术领域，具体涉及一种锂电池负极多层中空氧化锡材料的制备方法。

背景技术

随着现代生活和工业生产对化石燃料的需求量不断增加，地球正面临着日益严峻的环境问题，这也刺激着人们探索可大规模应用的清洁可再生能源，而对于大部分可再生能源，例如太阳能、风能等都是间歇性，因此发展高效率能源存储技术对可再生能源的大规模应用显得格外重要。

锂离子电池具有比能量大、工作电压高、无记忆效应且对环境友好等优点，不仅在手机、相机、笔记本等小型电器中得到了广泛的应用，而且在电动车、卫星、战斗机等大型电动设备中的应用也备受青睐。锂离子电池性能的提升和应用范围的拓宽在很大程度上取决于负极材料性能的提高和成本的下降。目前，商业化的锂离子电池负极材料通常为碳系材料，如石墨，中间相碳微球等。他们的比容量较低，而且结构不够稳定，经不起大电流充放电。所以虽然现阶段的锂离子电池已经基本满足便携小型设备的需要，但电动车所需的大型动力锂离子电池所用材料仍需我们改进和研发。

锡基负极材料中的二氧化锡作为一种绿色、自然界储量丰富、有较高理论容量（790mAh·g^-1）的材料，被广泛应用在锂离子电池负极材料中，而且二氧化锡价格低廉，低毒性，对环境污染小，可以替代碳材料成为新型锂电池负极材料。但是二氧化锡作为锂离子电池负极材料存在循环性能较差的缺陷。在充放电循环过程中存在巨大的体积膨胀（充满电时膨胀300%），反复的体积剧烈变化会造成活性材料粉化并与导电基底脱离，晶体结构破坏等严重后果，而在大电流充放电的状态，这种崩溃将会更快发生。并且，在放电过程中二氧化锡与电解液的界面上会生成较厚的SEI膜，导致锂离子的移动速度变慢，会造成首次放电不可逆容量的产生。此外，金属氧化物本身的电导率不高，这也影响了它的高倍率充放电性能。

因此，提供一种比容量高，锂离子充放电过程中体积膨胀小、循环性能良好的锂电池负极材料具有重要意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前二氧化锡在充放电循环过程中存在巨大的体积膨胀，导致容量快速衰减，并且，金属氧化物本身的电导率不高，这也影响了它的高倍率充放电性能的缺陷，提供了一种锂电池负极多层中空氧化锡材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种锂电池负极多层中空氧化锡材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，取20～25份二氧化钛和40～50份去离子水加入水热反应釜中，以200～300r/min的转速搅拌，用硫酸溶液调节溶液pH，在搅拌状态下滴加30～35份四氯化锡和三氯化锑的混合溶液，保温反应，得到反应产物；

（2）将上述反应产物过滤，去除滤液得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性后，置于烘箱中，干燥，将干燥后的滤饼研磨过筛，投入马弗炉中，加热升温，煅烧制得导电二氧化钛粉料；

（3）称取20～30g可膨胀石墨置于真空干燥箱中，向真空干燥箱中放入100～120g五氧化二磷，干燥，将干燥后的可膨胀石墨放入烧杯中，再将烧杯放在微波反应器中处理，取出烧杯冷却至室温，使可膨胀石墨发生膨胀，如此反复微波处理加热膨胀3～5次，得到膨胀石墨；