[发明专利]一种制备棉纤维负载SnO2

说明书

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，为了提高负极材料的综合性能，提供了一种制备棉纤维负载SnO₂作锂离子电池负极材料的方法。先将棉纤维进行预处理，配置Sn盐的水溶液，浸泡预处理好的棉纤维，用氨水调节pH值为3‑8，150‑200℃水热反应10‑24h；反应产物离心数次，分别依次水洗、醇洗至产物呈中性，60℃干燥12 h；当棉纤维预处理方法为碳化预处理，干燥后即为棉纤维负载SnO₂作锂离子电池负极材料；当棉纤维预处理方法为溶液预处理，干燥后接着在管式炉中碳化2h，即为棉纤维负载SnO₂作锂离子电池负极材料。由本发明所提供的复合材料在50圈内的循环比单独的SnO₂作负极材料循环性能显著提高。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，具体涉及一种制备棉纤维负载SnO₂作锂离子电池负极材料的方法。

背景技术

在快速发展的当今社会，人们对电池性能的要求越来越高，锂离子电池因其轻便无污染的特点而受到人们的青睐，获得了飞速发展。然而，石墨作为目前最主要的商业电池负极材料，却因其较低的理论容量(372 mAh/g)限制了锂离子电池的进一步发展。因而开发具有高容量、高倍率的负极材料成为锂电领域研究的热点。

SnO₂具有较高的理论比容量(782 mAh/g)，是下一代高能量高功率锂离子电池负极材料候选者之一。但SnO₂在充放电过程中体积变化大(300%)，导致电极材料粉碎无法形成稳定的SEI膜。为解决这些问题，研究者进行了诸多探索，使改性后的SnO₂基复合物用作负极材料电化学性能得到提升，缓解SnO₂颗粒的聚集与粉碎，增加电池的使用寿命。

文献《SnO₂/C nanocomposites as anodes in secondary Li-ion batteries》（[J].Electrochimica Acta, 2010, 55(18):5071-5076）中直接将SnO₂均匀分散在热解碳机体材料中，制备出SnO₂/C复合负极材料。热解碳既能使SnO₂颗粒在体系中充分分散，抑制其在嵌脱锂过程中的团聚，又能提供导电通道，保证SnO₂之间的电学贯通。

文献《Tin dioxide/carbon nanotube composites with high uniform SnO₂loading as anode materials for lithium ion batteries》（[J].ElectrochimicaActa, 2010, 55: 2582-2586），该文献中通过简单水热法，以MWCNTs和SnCl₂为前驱体制备SnO₂/MWCNTs复合材料。其中多壁碳纳米管(MWCNTs)作为导体，热稳定性和机械性能良好，把它用作锂离子电池负极材料，有利于提高电池的可逆容量、充放电速率，同时增加负极材料的弹性，能有效缓冲充放电过程中产生的体积膨胀，为电池的寿命和安全性提供保障。

专利CN 109999918 A中，利用棉纤维吸收钛盐、有机酸和乙醇的混合溶液中进行预处理，再通过一浸两轧处理，低温烘干，得到棉纤维原位负载纳米二氧化钛，是一种具有光催化能力的功能纤维材料。