[发明专利]一种碲化锡基电极材料及其制备方法与锂离子电池

说明书

本发明公开一种碲化锡基电极材料及其制备方法与锂离子电池。电极材料制备方法包括步骤：以块状碲化锡、石墨和碳纳米管作为原料，将所述原料混合在球磨罐中，然后加入球磨珠；随后在保护气氛下，进行球磨，得到电极材料。本发明通过简单的球磨方法制备得到SnTe‑CNT‑G电极材料，该材料结构本身由超细少层的SnTe纳米片锚定在三维分层碳框架上，不仅具有较高的电导性能，良好的电化学氧化还原活性，还具有优异的电化学稳定性，是一种优异的锂离子电池负极材料；其结构上的优势使得碲化锡的性能优势得到极大的展现，并且显示出良好的循环稳定性，同时碳框架的引入极大提高了材料的导电性，促进反应动力学。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种碲化锡基电极材料及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

开发高容量密度的可充电电池是满足能源系统不断增长的需求的关键。尽管锂离子电池在便携式电子市场中取得了商业上的成功，但由于商业化石墨阳极的理论容量低，锂离子电池的应用在许多领域仍然受到限制。因此，迫切需要开发具有高能量密度和长循环寿命的新型负极材料。

拓扑绝缘体SnTe具有窄带隙(0.18eV)，在各种电子设备中显示出广泛的应用前景。另外，元素Te具有最大的金属特性(2×10^-4mS·m^-1)，使SnTe具有极高的导电性。此外，SnTe具有典型的分层结构，为Li⁺的快速扩散提供了出色的结构灵活性。更重要的是，SnTe的密度(6.445g·cm^-3)远高于其他基于Sn的材料，这使得SnTe用作锂离子电池电极时具有很大的体积容量。但是，与其他合金型负极材料相似，SnTe的实际应用仍然受到其固有的大体积变化的限制，导致活性颗粒被粉化，从而产生不稳定的固体电解质界面(SEI)层，因此导致不良的电化学性能。设计具有短而有效的Li⁺离子和电子路径的稳定电极结构，与电解质的大接触面积并减轻显体积变化是解决这些问题的关键。

到目前为止，仅有少量关于过渡金属碲化物电极材料的报道，而关注其电化学性能和反应机理的研究更少。此外，拓扑材料层间电子传输问题仍然无法很好地解决，这限制了此类材料在锂离子电池中的应用。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碲化锡基电极材料及其制备方法与锂离子电池，旨在解决现有碲化物电极材料导电性不足、循环过程中出现团聚、膨胀及粉化的问题。

本发明的技术方案如下：

一种碲化锡基电极材料的制备方法，其中，包括步骤：

以块状碲化锡、石墨和碳纳米管作为原料，将所述原料混合在球磨罐中，然后加入球磨珠；

随后在保护气氛下，进行球磨，得到所述电极材料。

可选地，块状碲化锡占原料的质量百分比为30～60％。

可选地，石墨占原料的质量百分比为30～50％。

可选地，碳纳米管占原料的质量百分比为0～20％。

可选地，球磨过程中，所述原料的质量与球磨珠的质量之比为1：(20～40)。

可选地，所述球磨的转速为400～600rpm，所述球磨的时间为10～20h。

可选地，所述保护气氛为氮气或氩气。

一种碲化锡基电极材料，其中，采用如上所述的碲化锡基电极材料的制备方法制备得到。

一种锂离子电池，包括负极，其中，所述负极材料为如上所述的碲化锡基电极材料。