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Abstract

一种锂离子电池SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法包括如下步骤：步骤1：SnCl4·5H2O和硫代乙酰胺加入到聚乙二醇溶液中，搅拌，转入聚四氟乙烯罐中，于180℃保温15h，冷却后的产物用去离子水和乙醇反复洗涤多次，真空干燥得到SnS2粉末；步骤2：将SnS2粉末溶于无水乙醇，并加入SnCl2·2H2O和SbCl3，搅拌得到溶液A；步骤3：配制0.15mol/L的NaBH4溶液，磁力搅拌，将NaBH4溶液加入到溶液A中，得到溶液B；步骤4：在70~90℃下，搅拌溶液B 4~8h，得到溶液C；步骤5：将溶液C转入到水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，在140~160℃下保温24h，冷却后的产物用去离子水和无水乙醇洗涤，真空干燥。本发明得到的负极材料容量高且循环性能好，在便携式电子设备和动力汽车等领域具潜在应用前景。

Description

一种锂离子电池SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种锂离子电池SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法。SnS2即二硫化锡，SnSb即锡锑合金。
背景技术
随着便携式电子设备和动力汽车的发展，对锂离子电池提出了更高的挑战，不仅要求具有较高的能量密度，更要求具有较好的循环性能。负极材料，作为锂离子电池储锂的主体，在充放电过程中实现锂离子的嵌入和脱出，是整个电池的关键部分。目前商业化锂离子电池负极主要使用的是各种碳材料，市面上性能较好的石墨负极材料已经能达到360mAh/g，性能已经快触到天花板(石墨负极材料的理论容量为372mAh/g)，提高其容量的空间非常有限，因此，寻找一种可以替代石墨基碳负极材料的、具有更高容量和安全性的新型锂离子电池负极材料便是迫切和必要的。
作为一种高容量的负极材料，SnS2近年来也吸引了锂离子电池领域的广泛关注，被认为是最有潜力的负极材料之一，其理论容量高达645mAh g-1，被很多学者设计为储锂的主体。分析认为SnS2除了较高的理论容量外，还具有CdI2型层状结构，与石墨碳类似，这种结构可以为锂离子传输提供便利，但SnS2材料的缺点在于导电性较差和充放电过程中仍然存在较大的体积变化。为解决上述两个问题，大部分学者采取的方法是将SnS2与各种碳材料复合，这些方法确实改善了SnS2的循环性能，但效果有限。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：目前锂电池负极材料存在比容量不高且循环性能和倍率性能不佳的问题，提出一种锂离子电池用SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法，提高电极循环稳定性，并制备出高容量高稳定性的锂离子电池负极材料，进而改善动力锂离子电池的整体性能。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种锂离子电池SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照物质的量之比为1:2的比例称取SnCl4·5H2O和硫代乙酰胺，将其加入到聚乙二醇溶液中，充分搅拌直到完全溶解，然后将该溶液转入水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，于180℃保温15h，冷却后的产物用去离子水和乙醇反复洗涤多次，真空干燥即得到棕色SnS2粉末；
步骤2：将上述所得SnS2粉末溶于无水乙醇，并加入SnCl2·2H2O和SbCl3，加入SnCl2·2H2O和SbCl3的物质的量之比控制在SnCl2·2H2O/SbCl3＝3～1，充分搅拌直到完全溶解，得到溶液A；
步骤3：配制0.15mol/L的NaBH4溶液，在磁力搅拌条件下，将NaBH4溶液缓慢加入到溶液A中，当溶液A不产生气泡时，停止滴加NaBH4溶液，此时得到的溶液称为溶液B；
步骤4：在70～90℃下，继续搅拌溶液B 4～8h，使其充分反应，得到溶液C；
步骤5：将溶液C转入到水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，在140～160℃下保温24h，冷却后的产物用去离子水和无水乙醇洗涤多次，然后真空干燥，即得到SnS2/SnSb复合负极材料。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：本发明充分利用高理论容量SnS2的三维纳米茉莉花瓣状结构和CdI2型层状结构的特点，以此为储锂模板，在花瓣上引入纳米SnSb合金颗粒，构筑SnS2/SnSb三维结构的负极材料。该结构的优势在于以下两点：①以SnS2为模板，在其花瓣上引入纳米SnSb合金颗粒，充分发挥了SnSb的高理论容量的特点，且花瓣的存在可有效避免纳米SnSb合金的团聚；②SnSb合金作为一种金属，可有效改善SnS2导电性较差的缺点，充分发挥SnS2和SnSb合金的协同效应，实现优势互补。
本发明将转化一种思路，将SnS2设计为储锂模板，而不是作为储锂主体，将具有更高理论容量的SnSb合金负载于SnS2之上，构筑SnS2/SnSb复合负极材料。
本发明提出一种制备锂离子电池负极用SnS2/SnSb材料的方法，有望制备出兼具高理论容量和循环性能的电极材料，进而改善锂离子电池的整体性能。
附图说明
图1是实施例1的复合负极材料的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明提出了一种锂离子电池SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照物质的量之比为1:2的比例称取SnCl4·5H2O和硫代乙酰胺，将其加入到聚乙二醇溶液中，充分搅拌直到完全溶解，然后将该溶液转入水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，于180℃保温15h，冷却后的产物用去离子水和乙醇反复洗涤多次，真空干燥即得到棕色SnS2粉末；
步骤2：将上述所得SnS2粉末溶于无水乙醇，并加入SnCl2·2H2O和SbCl3，加入SnCl2和SbCl3的物质的量之比控制在SnCl2/SbCl3＝3～1，充分搅拌直到完全溶解，得到溶液A；
步骤3：配制0.15mol/L的NaBH4溶液，在磁力搅拌条件下，将NaBH4溶液缓慢加入到溶液A中，当溶液A不产生气泡时，停止滴加NaBH4溶液，此时得到的溶液称为溶液B；
步骤4：在70～90℃下，继续搅拌溶液B 4～8h，使其充分反应，得到溶液C；
步骤5：将溶液C转入到水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，在140～160℃下保温24h，冷却后的产物用去离子水和无水乙醇洗涤多次，然后真空干燥，即得到SnS2/SnSb复合负极材料。
本发明的实施例1-6，各种参数如表1所示。
表1不同实施例中的参数
本发明主要针对工艺参数做了调整，以实施例1予以说明。
称取5mmolSnCl4·5H2O和10mmol硫代乙酰胺将其加入到100ml聚乙二醇溶液中，充分搅拌直到完全溶解，然后将该溶液转入水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，于180℃保温15h。冷却后的产物用去离子水和乙醇反复洗涤多次，真空干燥即得到棕色SnS2粉末。
将上述所得SnS2粉末溶于50ml无水乙醇，并加入1.14mmol SnCl2·2H2O和0.57mmol SbCl3，充分搅拌直到完全溶解，得到溶液A。配置0.15mol/L的NaBH4溶液，在磁力搅拌条件下，将NaBH4溶液缓慢加入到溶液A中，当溶液A不产生气泡时，停止滴加NaBH4溶液。此时，得到的溶液称为溶液B。在80℃水浴加热条件下，对溶液B持续搅拌4h，使其充分反应，得到溶液C。将溶液C转入到水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，在160℃下保温24h。冷却后的产物用去离子水和无水乙醇洗涤多次，然后真空干燥，即得到 SnS2/SnSb复合负极材料。
对得到的复合负极材料进行电化学性能测试，结果表明，在100mA·g-1的电流密度下，复合材料首次放电容量分别为1254.8mAh·g-1，50次循环后放电容量仍可维持在755.7mAh·g-1，容量保持率为60.2％，具有较好的电化学性能。

Claims (1)

1.一种锂离子电池SnS2/SnSb复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：按照物质的量之比为1:2的比例称取SnCl4·5H2O和硫代乙酰胺，将其加入到聚乙二醇溶液中，充分搅拌直到完全溶解，然后将该溶液转入水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，于180℃保温15h，冷却后的产物用去离子水和乙醇反复洗涤多次，真空干燥即得到棕色SnS2粉末；
步骤2：将上述所得SnS2粉末溶于无水乙醇，并加入SnCl2·2H2O和SbCl3，加入SnCl2·2H2O和SbCl3的物质的量之比控制在SnCl2·2H2O/SbCl3=3 ~ 1，充分搅拌直到完全溶解，得到溶液A；
步骤3：配制0.15mol/L的NaBH4溶液，在磁力搅拌条件下，将NaBH4溶液缓慢加入到溶液A中，当溶液A不产生气泡时，停止滴加NaBH4溶液，此时得到的溶液称为溶液B；
步骤4：在70 ~ 90℃下，继续搅拌溶液B 4 ~ 8h，使其充分反应，得到溶液C；
步骤5：将溶液C转入到水热合成反应釜的聚四氟乙烯罐中，在140 ~ 160 ℃下保温24h，冷却后的产物用去离子水和无水乙醇洗涤多次，然后真空干燥，即得到SnS2/SnSb复合负极材料。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112133899B (zh) * 2020-09-27 2023-03-03 南开大学 锡锑硫化物/石墨烯复合材料的制备方法及其在钠离子电池负极中的应用
CN113410464B (zh) * 2021-06-15 2023-03-14 南开大学 多元稀土掺杂的高镍氧化物锂电正极材料及其制备方法
CN114243010B (zh) * 2021-12-21 2024-05-10 黑龙江省能源环境研究院 一种催化油浆基复合材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222351A (ja) * 2011-04-01 2012-11-12 Aisin Seiki Co Ltd 硫化スズアンチモンに基づく吸収体層を有する固体型光電池デバイス
CN104319371A (zh) * 2014-11-06 2015-01-28 深圳职业技术学院 一种锂离子电池SnS2/CNTs/PPy复合负极材料的制备方法
CN104393268A (zh) * 2014-11-06 2015-03-04 深圳职业技术学院 一种气凝胶修饰的SnSb/碳纳米管复合负极材料的制备方法
CN106374090A (zh) * 2016-11-02 2017-02-01 陕西科技大学 一种核壳结构碳包覆SnS2锂离子电池负极材料的制备方法
CN106549156A (zh) * 2016-11-02 2017-03-29 陕西科技大学 一种绒球状SnS2锂离子电池负极材料的制备方法
CN106564934A (zh) * 2016-11-02 2017-04-19 陕西科技大学 一种颗粒组装球状SnS2钠离子电池负极材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222351A (ja) * 2011-04-01 2012-11-12 Aisin Seiki Co Ltd 硫化スズアンチモンに基づく吸収体層を有する固体型光電池デバイス
CN104319371A (zh) * 2014-11-06 2015-01-28 深圳职业技术学院 一种锂离子电池SnS2/CNTs/PPy复合负极材料的制备方法
CN104393268A (zh) * 2014-11-06 2015-03-04 深圳职业技术学院 一种气凝胶修饰的SnSb/碳纳米管复合负极材料的制备方法
CN106374090A (zh) * 2016-11-02 2017-02-01 陕西科技大学 一种核壳结构碳包覆SnS2锂离子电池负极材料的制备方法
CN106549156A (zh) * 2016-11-02 2017-03-29 陕西科技大学 一种绒球状SnS2锂离子电池负极材料的制备方法
CN106564934A (zh) * 2016-11-02 2017-04-19 陕西科技大学 一种颗粒组装球状SnS2钠离子电池负极材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Designable fabrication of flower-like SnS2 aggregates with excellent performance in lithium-ion batteries";Jianmin Ma 等;《RSC Adv.》;20120314;第2卷;第3615-3617页
"溶剂热合成三维蔷薇花状SnS2微晶";胡寒梅 等;《无机化学学报》;20090910;第25卷(第9期);第1612-1616页
"碳气凝胶修饰SnSb 复合负极材料的制备及性能研究 ";罗大为 等;《人工晶体学报》;20170115;第46卷(第1期);第8-12页

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