(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 102969493 A (43)申请公布日 2013.03.13 |
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(21)申请号 CN201210535427.2
(22)申请日 2012.12.12
(71)申请人 苏州大学
地址 215123 江苏省苏州市工业园区仁爱路199号
(72)发明人 李德成 方国清 刘伟伟 孙洪丹 夏炳波 王海波 吴晶晶
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限公司
代理人 常亮
(51)Int.CI
H01M4/485
H01M4/62
H01M4/131
(54)发明名称
用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池 | |
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(57)摘要
本发明公开了一种用于非水二次电池的负极材料及其制备方法、非水二次电池负极和非水二次电池，负极材料为具有介孔结构的碳包覆锡酸钴材料，制备方法包括：将锡源溶液逐滴加入至钴源溶液中，采用溶液沉淀法制得前躯体材料；将前躯体材料在惰性气氛下煅烧得到锡酸钴纳米粒子团；将锡酸钴纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，通过水热碳包覆制得碳包覆锡酸钴纳米粒子团；将所述碳包覆锡酸钴纳米粒子团在惰性气氛下煅烧得到具有介孔结构的碳包覆锡酸钴纳米粒子团。本发明利用较为简便的沉淀法及水热法，可以获得具有一定的介孔结构的碳包覆锡酸钴负极材料，不仅有助于降到材料的成本，还能有效地改善锡基负极的循环性能差等不足。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于非水二次电池的负极材料，其特征在于，所述负极材料为具 有介孔结构的碳包覆CoSnO<sub>3</sub>材料。
2.一种如权利要求1所述的非水二次电池的负极材料的制备方法，其特 征在于，所述方法包括：
S1、将锡源溶液逐滴加入至钴源溶液中，采用溶液沉淀法制得前躯体材 料CoSn(OH)<sub>6</sub>；
S2、将所述前躯体材料CoSn(OH)<sub>6</sub>在惰性气氛下煅烧得到CoSnO<sub>3</sub>纳米粒 子团；
S3、将CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，通过水热碳包覆制 得碳包覆CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团；
S4、将所述碳包覆CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团在惰性气氛下煅烧得到具有介孔结 构的碳包覆CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中锡源 溶液为锡酸钠水溶液，钴源溶液为硫酸钴水溶液，步骤S3中的糖类溶液为葡 萄糖溶液。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中还包 括：锡源溶液和钴源溶液反应完成后，继续搅拌30min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中“溶 液沉淀法制得前躯体材料CoSn(OH)<sub>6</sub>”具体为：将所得CoSn(OH)<sub>6</sub>沉淀离心 分离并洗涤，再将所得CoSn(OH)<sub>6</sub>沉淀进行恒温干燥。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为 80-110℃，干燥时间为10h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中煅烧 温度为300-600℃，煅烧时间为2-6h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
将CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团放在可溶性的糖类溶液中，进行搅拌和超声处理 后，恒温放置，得到碳包覆CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团；
自然冷却所述碳包覆CoSnO<sub>3</sub>纳米粒子团，进行过滤并洗涤，在空气气氛 中在恒温干燥，得到CoSnO<sub>3</sub>粉末。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述恒温放置的温度 为120-200℃，放置时间为2-24h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为 100-150℃，干燥时间为12h。
11.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
在惰性气氛下煅烧CoSnO<sub>3</sub>粉末，得到具有介孔结构的碳包覆CoSnO<sub>3</sub>纳 米粒子团。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中煅 烧温度为300-600℃，煅烧时间为2-6h。
13.一种非水二次电池负极，其特征在于，所述负极由如下方法制备： 将权利要求1所述的负极材料、导电炭黑、粘结剂按8∶1∶1的比例混合， 溶解在N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后涂在铜薄上制成负极。
14.一种非水二次电池，其特征在于，所述电池包括正极、权利要求13 所述的负极以及设置在正极和负极之间的隔膜和非水电解质。
说 明 书
<p>技术领域
本发明涉及非水二次电池技术领域，特别是涉及一种用于非水二次电池的负极材料及其制备
方法、非水二次电池负极和非水二次电池。
背景技术
随着资源的快速消耗以及越来越严重的气候异常问题，人们对于清洁的可再生能源的需求也与日俱增。锂离子二次电池属于清洁能源领域，具有安全性好，循环性能好，循环寿命长，无毒无害等特点，目前以及成为手机、平板电脑，笔记本电脑，数码相机等产品的标配电源，未来也有希望被用做大型动力电源和大型储能电源。
随着应用领域的不断拓展，对新型的锂离子电池在能量密度方面的要求也越来越高。一般说来，商业化的锂离子电池正极一般使用钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料或磷酸铁锂等材料，目前这些正极材料的实际使用比容量约在140-160mA h g<sup>-1</sup>之间，负极材料一般是天然石墨或人工石墨等碳材料，其理论比容量为372mA h g<sup>-1</sup>。由于正极材料的实际比容量要低于负极材料的比容量，因此当前提高锂离子电池体积比能量的通常做法是提高正负极的压实密度，进而提高电池内活性物质的实际装填量。过高的压实密度会导致电池的安全性和循环性能下降，并且石墨负极的实际使用的比能量约为350-360mA h g<sup>-1</sup>，已经十分接近其理论容量，因此靠增加石墨负极的压实密度来
为增加正极材料的装填量的空间是很有限的。只有开发高比容量的新型负极材料才是有效提高锂离子电池体积比能量的根本途径。
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