CN109088057B - 一种煅烧有机锡化合物制备锂电池负极添加剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煅烧有机锡化合物制备锂电池负极添加剂的方法。制备过程包括：选取二醋酸二丁基锡、三正丁基氟化锡、氧化二辛基锡和顺丁烯二酸二丁基锡中的一种，进行称量备用。然后称取上述材料5～15克置于坩埚中，放入马弗炉中在200～500℃下煅烧2～4个小时。将煅烧后的材料进行研磨20～40分钟，即得到锂电池负极材料添加剂。之后，将该添加剂与石墨按照质量比为1:(50～200)进行称量混合，研磨20～40分钟后，即得到含有添加剂的石墨负极材料。本发明所制备的添加剂可提高锂电池负极材料石墨的放电比容量25%左右，并依然保持良好的循环稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备锂电池材料添加剂的方法，特别是一种通过煅烧有机锡化合物制备锂电池负极添加剂的方法，属于能源材料技术领域。
背景技术
锂离子电池通常简称锂电池，因具有能量密度高、循环稳定性好、工作电压高、环境友好等优点, 广泛应用于各种电子设备中。随着新能源汽车的快速发展, 对具有高能量密度、优异稳定性能的锂离子电池的开发提出了更高的要求。目前，石墨是商业化锂离子电池最广泛应用的负极材料之一。然而，研究发现，石墨低的理论比容量极大地限制了锂电池功率密度的提高，同时在过充的情况下，在石墨表面锂枝晶的生长是导致一些安全问题出现的最主要的原因之一。因此开发新型锂电池负极材料成为了锂电池科研工作者的一项重要任务。现有文献中，人们将金属氧化物、金属单质等材料用作锂电池负极材料使用，取得了一些进展，然而由于这些新材料的导电性差，充放电过程中体积变化明显，因而表现出较差的循环稳定，很难真正实现商业化。因此，在不改变现有锂电池生产工艺的基础上，在石墨中添加某些材料，以提高石墨的容量和循环稳定就成为了改善石墨电化学性能的一种可选方案。
本发明的目的在于提供一种煅烧有机锡化合物制备锂电池负极添加剂的方法。所制备的材料可以用于提高石墨的放电比容量，且具有良好的循环稳定性。
本发明给出的煅烧有机锡化合物制备锂电池负极添加剂的方法，包括以下步骤：
（1）材料的准备
选取有机锡化合物，称量备用；
（2）添加剂制备
称取5～15g上述材料置于瓷坩埚中，放入马弗炉中在200～500℃下煅烧
2～4个小时，然后将煅烧后的材料进行研磨20～40分钟，即得到锂电池负极材料添加剂；
（3）活性物质的制备
将添加剂与石墨按照质量比为1:(50～200)进行混合，研磨20～40分钟后，
作为活性物质使用。
本发明的方法中，原材料有机锡化合物为二醋酸二丁基锡、三正丁基氟化锡、氧化二辛基锡和顺丁烯二酸二丁基锡中的一种。
本发明取得的有益效果如下：本发明制备方法简单，生产成本低。用简单的煅烧方法制备出一种价格较低的添加剂。实验证明在锂电池负极材料石墨中加入该添加剂后，电池的放电比容量提高27%，并且依然能保持着较好的循环稳定性。该添加剂有望成为新的锂电池负极材料添加剂。
附图说明
图1为单独石墨与加入本发明制备的添加剂后的石墨材料分别组成的半电池，在100mAg-1电流密度下的首次充放电曲线图。
图2为单独石墨与加入本发明制备的添加剂后的石墨材料分别组成的半电池，在100mAg-1电流密度下的放电比容量循环图。
图3为所制备添加剂的SEM图。
图4为所制备添加剂的EDS图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。
实施例1
称取二醋酸二丁基锡5g，置于瓷坩埚中，放入马弗炉中于400℃下煅烧4h。自然冷却到室温后，将煅烧后的物质充分研磨25分钟，即得到添加剂。将添加剂与石墨按质量比为1:180进行称量，充分混合后，于研钵中研磨25分钟，使其均匀，即得到含有添加剂的锂电池石墨负极材料（或称为活性物质）。
将制备的活性物质粉末、乙炔黑、聚偏氟乙烯按照质量比为8：1：1的比例进行称量，将其放入玛瑙研钵中研磨使其均匀，然后滴加适量的N-甲基吡咯烷酮将其调制成膏，用玻璃片均匀地压抹在准备好的干净的铜箔上，然后放入真空干燥箱中在120℃下加热干燥6h。自然降温后将其作为电池正极，锂片为负极，隔膜用Celgard2400微孔聚丙烯膜，电解液为DMC+EC+EMC+VC+1M的LiPF6溶液。将其在充满高纯氮气的手套箱（南京南大仪器厂ZKX型）中组装成电池。
图1为单独石墨与加入添加剂后的石墨材料分别组成的半电池，在100mAg-1电流密度下的首次充放电曲线对比。曲线a（细线）对应未加入添加剂的石墨，曲线b（粗线）为加入添加剂后的石墨。可见，样品a在100 mAg-1电流密度下的首次放电比容量为262 mAhg-1，样品b则达到332 mAhg-1。说明加入添加剂之后，锂电池负极材料石墨的放电比容量提高将近27%。
图2为单独石墨与加入添加剂后的石墨材料分别组成的半电池，在100mAg-1电流密度下的放电比容量循环对比图，循环圈数为20圈。曲线a为未加入添加剂的石墨，曲线b为加入添加剂后的石墨。从图中可以看出，在测试中样品b的放电比容量始终高于样品a，且保持着良好的循环稳定性。
图3为添加剂放大3万倍的SEM照片。可见，新制备的添加剂为不规则的片状，且呈现多空蓬松状。这种形貌与单独二氧化锡颗粒和单独氧化亚锡颗粒的形貌完全不同，这说明，本物质是个全新的物质。
图4为所制备添加剂的EDS图谱。可见添加剂含有碳氮氧和锡元素，且锡氧的原子比既不等于1:2，也不等于1:1，这说明本专利制备的添加剂既不是二氧化锡也不是氧化亚锡，是一个全新的复合材料。
实施例2
称取三正丁基氟化锡10g，置于瓷坩埚中，放入马弗炉中于500℃下煅烧2h。自然冷却到室温后，将煅烧后的物质充分研磨30分钟，即得到添加剂。将添加剂与石墨按质量比为1: 80进行称量，充分混合后，于研钵中研磨23分钟，使其均匀，即得到含有添加剂的锂电池石墨负极材料（或称为活性物质）。
实施例3
称取三正丁基氟化锡15g，置于瓷坩埚中，放入马弗炉中于300℃下煅烧4h。自然冷却到室温后，将煅烧后的物质充分研磨30分钟，即得到添加剂。将添加剂与石墨按质量比为1:150进行称量，充分混合后，于研钵中研磨30分钟，使其均匀，即得到含有添加剂的锂电池石墨负极材料（或称为活性物质）。
实施例4
称取氧化二辛基锡10g，置于瓷坩埚中，放入马弗炉中于300℃下煅烧5h。自然冷却到室温后，将煅烧后的物质充分研磨25分钟，即得到添加剂。将添加剂与石墨按质量比为1:100进行称量，充分混合后，于研钵中研磨30分钟，使其均匀，即得到含有添加剂的锂电池石墨负极材料（或称为活性物质）。
实施例5
称取顺丁烯二酸二丁基锡15g，置于瓷坩埚中，放入马弗炉中于250℃下煅烧4h。自然冷却到室温后，将煅烧后的物质充分研磨30分钟，即得到添加剂。将添加剂与石墨按质量比为1: 80进行称量，充分混合后，于研钵中研磨25分钟，使其均匀，即得到含有添加剂的锂电池石墨负极材料（或称为活性物质）。
实施例6
称取顺丁烯二酸二丁基锡5g，置于瓷坩埚中，放入马弗炉中于400℃下煅烧4h。自然冷却到室温后，将煅烧后的物质充分研磨25分钟，即得到添加剂。将添加剂与石墨按质量比为1:120进行称量，充分混合后，于研钵中研磨30分钟，使其均匀，即得到含有添加剂的锂电池石墨负极材料（或称为活性物质）。
Claims (2)
1.一种煅烧有机锡化合物制备锂电池负极添加剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）材料的准备
选取有机锡化合物，称量备用；
（2）添加剂制备
称取5～15g上述材料置于瓷坩埚中，放入马弗炉中在200～500℃下煅烧
2～4个小时，然后将煅烧后的材料进行研磨20～40分钟，即得到锂电池负极材料添加剂；
（3）活性物质的制备
将添加剂与石墨按照质量比为1:(50～200)进行混合，研磨20～40分钟后，
作为活性物质使用。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：有机锡化合物是二醋酸二丁基锡、三正丁基氟化锡、氧化二辛基锡和顺丁烯二酸二丁基锡中的一种。
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