[发明专利]一种利用锡泥制备钠离子电池负极材料ZnS/C-SnO2

说明书

本发明涉及一种利用锡泥制备钠离子电池负极材料ZnS/C‑SnO₂的方法，其包括：S1：对锡泥进行洗涤、干燥处理，得到SnO₂材料；S2：一步水热法制备ZnS/C复合材料:以锌盐、硫源和有机碳源为原料进行水热反应，反应结束后收集沉淀、烘干，得到复合材料前驱体，将复合材料前驱体置于惰性气氛中焙烧，得到ZnS/C复合材料；S3:将步骤S1制备的SnO₂材料与步骤S2制备的ZnS/C复合材料按比例混合，制得钠离子电池负极材料ZnS/C‑SnO₂。本发明对镀锡工艺中产生的锡泥没有得到妥善回收再利用的问题，采用锡泥制备钠离子电池负极材料，解决了SnO₂造价昂贵的问题，有效降低了原料的成本，更加符合钠离子电池低成本的理念，实现资源的综合利用。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种利用锡泥制备钠离子电池负极材料ZnS/C-SnO₂的方法。

背景技术

二次电池作为能量存储和转换的重要技术，在新能源领域占据着非常重要的地位。为应对能源危机，开发高效便捷且适合大规模储能的二次电池具有十分重要的意义。由于锂资源稀缺，造成锂盐价格持续上涨，居高不下，这将严重制约着锂离子电池在储能领域的持续发展。与之相比，钠元素与锂元素有着类似的化学性质，且钠元素含量极其丰富，这使得钠离子电池的成本远远低于锂离子电池。因此，钠离子电池在储能系统中有望取代锂离子电池。

钠离子电池负极材料负责提供低的氧化还原电位，对其安全性和有效性都有很高的要求。目前在钠离子电池负极材料的相关研究中，主要负极材料有金属氧化物和碳材料，但多数的金属氧化物造价很高，与钠离子电池低成本的理念不吻合，而且负极材料的初始容量不高，循环性能一直不够理想。锡的氧化物因具有较高的比容量和良好的导电性得到了的广泛关注，其作为钠离子电池的负极材料，具有理想的循环稳定性。氧化锡和钠离子可以发生转化反应，SnO₂具有较高的理论容量。Sn首次嵌钠主要有两个过程：首先形成Na_xSn(x～0.5)合金，进而反应形成 Na₁₅Sn₄(x＝3.75)，达到420％的体积膨胀，但巨大的体积膨胀却并未造成材料的坍塌和破碎，材料的结构基本保持完好。这一重要的发现说明Sn 作为钠离子电池负极材料在理论上能够实现良好的循环稳定性，但SnO₂价格十分昂贵限制了其商业化进程。

在常规镀锡工艺的电镀液中，都会因Sn²⁺在阳极区失电子氧化为Sn⁴⁺而产生锡泥。锡泥的产生导致镀液中Sn²⁺的损失，增加了锡阳极的消耗，由此导致生产成本较高。锡泥的产生意味着经济损失，而锡泥的排放必将加剧对环境的污染。现有技术对锡泥的处理十分不理想，没有得到妥善的回收再利用。同时，氧化锡的生产工艺流程非常复杂导致商品SnO₂的价格十分昂贵。

综合以上问题，本发明的目的是提供一种可对锡泥妥善回收利用，并以低成本制备钠离子电池负极材料的方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种利用锡泥制备钠离子电池负极材料ZnS/C-SnO₂的方法，先通过锡泥获得SnO₂，然后将其用于制备钠离子电池负极材料ZnS/C-SnO₂，一方面对锡泥中的Sn进行回收、减少环境污染，另一方面实现了以较低的成本制备出性能良好的电池负极材料，实现资源的综合利用。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种利用锡泥制备钠离子电池负极材料ZnS/C-SnO₂的方法，其包括：

S1：对锡泥进行洗涤、干燥处理，得到SnO₂材料；