一种微米级SnO复合负极材料及制备方法

技术领域

本文属于新能源材料技术领域，涉及一种微米级SnO复合负极材料及制备方法，具体涉及到一种锂离子电池用微米级SnO复合负极材料及制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、绿色环保等优势，已成为当前重要的能量存储和转换器件。目前已经商业化的锂离子电池负极材料主要石墨和人造碳材料，尽管碳负极材料具有较高的循环寿命，但其比容量较低，不能满足高能量密度锂动力电池要求。如何通过改进正、负极材料，进一步提升其比能量密度和循环性能是满足车用锂动力电池的关键之一。氧化亚锡（SnO）是一种重要的金属氧化物，作为P型半导体材料，其直接光学带隙为2.5~3.4eV，具有较高的关注度，在催化剂材料、光催化材料、气敏材料、锂离子电池负极材料、固体燃料电池材料、半导体器件材料等领域都具有广泛的应用。作为锂离子电池负极材料，其价格低廉，具有较高的理论比容量（875 mAh/g）及较低充放电平台，受到许多科研工作者的关注。

近年来，研究者已采用液相沉积法、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法及化学气相沉积法等合成方法制备不同形貌的微、纳米SnO材料，如颗粒、块状、片状、花状、磁盘状及薄膜等等，不同的形貌结构，表现了不同的电化学性能。研究表明，SnO在充放电过程中首次比容量较高，但在随后的循环中容量衰减比较迅速，循环性能有待进一步解决。其循环衰减的主要原因首先在于初次充放电过程中形成了不可逆的Li

发明内容

为了提升SnO的储锂性能，本发明辅助微波液相合成直接制备微米级SnO复合材料，提供了一种微米级SnO复合材料及制备方法。

本发明涉及的技术方案如下：一种微米级SnO复合负极材料及制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将可溶性锡盐溶于酸中，其中锡盐与酸的摩尔比为1：0.5~1.0，再加去离子水配制成Sn

（2）量取浓氨水（25%）入去离子水配制成氨水溶液作为沉淀剂，其中浓氨水体积占溶液总体积的5～10%；

（3） 将配置好的导电碳/锡盐混合溶液放置在微波反应器中，微波辅助加热至55～75℃，再将上述沉淀剂溶液以100～1000mL/min加入锡盐溶液中，磁力搅拌0.1~5分钟；

（4） 微波反应结束后，冷却并将其固液分离，再以去离子水洗涤至中性，然后将沉淀物在真空干燥箱中，调节温度至100～180℃干燥2～12小时，得到本发明所述的一种微米级SnO复合负极材料。

步骤(1)中的锡盐为氯化亚锡。

步骤(1)中的酸为浓盐酸（36%～38%）。

步骤(1)中的导电碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维的一种。

本发明的有益效果在于：（1）本发明采用含有碳材料的可溶性锡盐，通过氨水沉淀剂直接在微波中反应制备微米级SnO复合物，反应时间短、合成效率高；（2）本发明中微波沉淀反应后无须进行水热或者其他操作，产物干燥后不需要研磨，直接使用，减少了操作步骤、工艺简单，周期短；（3）本发明的制备方法得到的微米级SnO复合材料主要为片状聚集的类球形貌。

附图说明 图1为根据实施例1制备得到的SnO复合材料的XRD图谱。 图2为根据实施例1制备得到的SnO复合材料的SEM图。

图3为根据实施例1制备得到的SnO复合材料的循环性能。

具体实施方式

本发明施例如下但并不限定本发明。

实施例1：（1） 将0.03mol氯化亚锡溶于2ml浓盐酸（12mol/L）中，摩尔比为1：0.8，再加入去离子水定容至300ml，其中溶液中的Sn

（2） 取7ml浓氨水(13.8mol/L)加入去离子水，并定容至100ml使之配成沉淀剂。

（3） 将碳纳米管/锡盐混合溶液置在微波反应器，微波辅助加热至60℃，再将配置好的沉淀剂溶液以400mL/min加入锡盐溶液中，磁力搅拌3分钟。

（4） 微波反应结束后，冷却并将其固液分离，再以去离子水洗涤至中性，然后将沉淀物在120℃中真空干燥6小时，得到本发明所述的一种微米级SnO复合负极材料。

（5）本实施例制备的微米级SnO复合材料的物相及形貌分别如图1和图2所示，图1显示了SnO复合材料的晶相结构，图2显示的SnO复合材料为片状聚集的类球形貌，其中碳纳米管（CNTs）清晰地分别在SnO片层之间；图3为所制备的微米级SnO复合材料作为锂离子电池负极材料的循环性能图，0.01V~2.5V电压范围内，该负极材料在100 mA/g电流密度下，首次充放电比容量高，30次循环后的放电比容量为916.5 mAh/g，循环性能稳定。

实施例2：（1） 将0.048mol氯化亚锡盐溶于4ml浓盐酸（12mol/L）中，摩尔比为1：1，再加入去离子水定容至96ml，其中溶液中的Sn

（2） 取10ml浓氨水(13.8mol/L)加入去离子水，定容至100ml使之配成沉淀剂。

（3） 将碳纳米纤维/锡盐混合溶液置在微波反应器，微波辅助加热至75℃，再将上述混合沉淀剂溶液以2000mL/min加入锡盐溶液中，磁力搅拌0.1分钟。

（4） 微波反应结束后，冷却并将其固液分离，再以去离子水洗涤至中性，然后将沉淀物在180℃中真空干燥2小时，得到本发明所述的一种微米级SnO复合负极材料。

实施例3：（1） 将0.01mol氯化亚锡盐溶于0.42ml浓盐酸（12mol/L）中，摩尔比为1：0.5，再加入去离子水定容至100ml，其中溶液中的Sn

（2） 取5ml浓氨水(13.8mol/L)加入去离子水，定容至50ml使之配成沉淀剂。

（3） 将碳纳米管/锡盐混合溶液置在微波反应器，微波辅助加热至55℃，再将上述混合沉淀剂溶液以100mL/min加入锡盐溶液中，磁力搅拌反应5分钟。

（4） 微波反应结束后，冷却并将其固液分离，再以去离子水洗涤至中性，然后将沉淀物在100℃中干燥12小时，得到本发明所述的一种微米级SnO复合负极材料。