CN109873126A - 一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用 - Google Patents
一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109873126A CN109873126A CN201711248820.2A CN201711248820A CN109873126A CN 109873126 A CN109873126 A CN 109873126A CN 201711248820 A CN201711248820 A CN 201711248820A CN 109873126 A CN109873126 A CN 109873126A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sno
- room temperature
- lithium ion
- ion battery
- ingredient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明涉及一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用。所述Sb2SnO5/C复合物作为活性材料应用于锂离子电池负极中。具有较低的平均工作电压和高的比容量，具有较好的锂离子电池充放电性能，倍率性能优异，可用作锂离子电池负极材料。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池负极材料技术。
背景技术
随着能源问题的日益严峻，不可再生资源的日益匮乏，以及人们对环保重要性认识的不断增强，社会对新能源的需求日益增强，而储能在能源体系中发挥越来越重要的作用。锂离子电池具有工作电压高、倍率性能好、循环寿命长、能量密度高、自放电小且无记忆效应等优点。锂离子电池已经广泛应用在小型便携电子设备中，同时也是动力电池的首选，在未来电化学储能市场中也会占据较大份额，因此关于锂离电池的研究一直是储能技术研究的热点之一。
目前应用于锂离子电池的负极材料主要有石墨、中间相炭微球、石墨烯等碳材料以及钛酸锂等。然而，这些材料仍然存在很多问题：比容量较低，质量能量密度和体积能量密度低等，这些材料不能满足下一代高比能量锂离子电池的发展需求。金属氧化物类新型负极材料由于其高的理论比容量和低成本，被认为是用于下一代高比能量锂离子电池的负极材料。合金化型负极是一类新型负极材料，在放电过程中通过与锂的合金化多电子反应而具有高的理论比容量。Sn和Sb都可以与Li发生合金化反应，其化合物可用做锂离子电池负极材料且具有高的理论比容量。Sb2SnO5化合物具有较好的电子传导性，且同时具备了Sb和Sn的电化学性质，具有高的理论比容量，同时与碳材料复合可以提升材料的导电性，进而提升电极材料的电化学性能。
发明内容
针对上述提出的技术问题,本发明目的在于提供一种Sb2SnO5/C作为负极材料用于锂离子电池中；
具体技术方案如下：
一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用，所述Sb2SnO5/C复合物作为活性材料应用于锂离子电池负极中。
所述锂离子电池负极活性材料为Sb2SnO5/C材料。
本发明提供的Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料。
采用水热法制备Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料，其步骤如下：
1)配料：权利要求5中得到的Sb2SnO5与有机碳源化合物按1:(0.5-1)的摩尔比加入100-200mL去离子水中超声分散10-30分钟形成均匀分散液；
2)将分散液转移至水热反应釜中，进行预处理；
所述预处理为将水热反应釜从室温升温至160-200℃加热12-24小时以上，后冷却至室温，离心分离沉淀，洗涤并干燥得到预处理后的材料；
3)控制各项参数进行材料合成：将步骤2)预处理后的材料；以1-10℃/min的速率升至450-750℃；在氩气气氛下保温3-5小时；反应充分后，以1-50℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5/C材料；
所述有机碳源化合物为葡萄糖，蔗糖，柠檬酸，苹果酸中的一种或二种以上；
采用溶胶凝胶法制备Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料，其步骤如下：
1)配料：权利要求5中得到的Sb2SnO5与有机碳源化合物按1:(0.5-1)的摩尔比加入40-80mL去离子水中超声分散10-30分钟形成均匀分散液；将分散液加热到50-100℃继续搅拌至形成溶胶；
2)将溶胶转移至100-200℃的烘箱中，烘干至凝胶，将凝胶研磨成粉后进行预处理；
所述预处理为从室温升温至200-500℃在氩气气氛下加热2-10小时以上，后冷却至室温；
3)控制各项参数进行材料合成：将步骤2)预处理后的材料；以1-10℃/min的速率升至450-750℃；在氩气气氛下保温3-5小时；反应充分后，以1-50℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5/C材料；
所述有机碳源化合物为葡萄糖，蔗糖，柠檬酸，苹果酸中的一种或二种以上；
以下列举了几个典型的可得到Sb2SnO5/C复合物的化学反应式：
(1)Sn+Sb2O3+O2＝Sb2SnO5
(2)Sn(OH)4+2Sb(OH)3＝Sb2SnO5+5H2O
本发明的优点在于：所获Sb2SnO5/C负极材料呈现黑色粉末(图1)，具有较好的结晶度(图2)，具有较高的比容量(图4)、倍率性能(图5)和循环稳定性。Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料其工作电压在0.5V左右，具有较高的比容量达到1050mAh/g，是目前已知锂离子电池负极材料中较高的一种，100个循环后比容量仍能保持95％以上。
附图说明
图1是本发明Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料的SEM图片。
图2为本发明Sb2SnO5的多晶粉末X射线衍射图谱。
图3为本发明Sb2SnO5的晶体结构图。
图4为本发明Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料1C倍率、0.01-3.0V的充放电曲线。
图5为本发明Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料的倍率性能曲线。
具体实施方式
实施例1Sb2SnO5/C负极材料的水热制备
将0.01mol的SnCl4、0.02mol的SbCl3溶于6mol/L盐酸溶液中配成淡青色溶液。转移到坩埚中，将坩埚放入马弗炉中。以5℃/min的升温速度将炉子升至再将该混合溶液在磁力搅拌下缓慢滴加到1:1(体积比)的NH3·H2O溶液中，进行共沉淀反应，至pH＝7，反应一段时间后，将沉淀物离心分离，再用去离子水和无水乙醇洗涤2-3次，得到前驱体；将前驱体至于干燥箱内于100℃烘干3h，研细；最后将粉体材料在800℃氩气保护下热处理3h即得到Sb2SnO5材料。将0.5g的Sb2SnO5与0.6g葡萄糖按加入100mL去离子水中超声分散30分钟形成均匀分散液；将分散液转移至水热反应釜中，从室温升温至180℃加热12小时，后冷却至室温，离心分离沉淀，洗涤并干燥得到前驱体；将前驱体以5℃/min的速率升至500℃；在氩气气氛下保温3小时；反应充分后，以20℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5/C材料；
如图1所示，其为黑色粉末；其X射线衍射图谱如图2所示，其晶体结构图如图3所示。
实施例2Sb2SnO5/C负极材料的溶胶-凝胶制备
将0.01mol的SnCl4、0.02mol的SbCl3溶于6mol/L盐酸溶液中配成淡青色溶液。转移到坩埚中，将坩埚放入马弗炉中。以5℃/min的升温速度将炉子升至再将该混合溶液在磁力搅拌下缓慢滴加到1:1(体积比)的NH3·H2O溶液中，进行共沉淀反应，至pH＝7，反应一段时间后，将沉淀物离心分离，再用去离子水和无水乙醇洗涤2-3次，得到前驱体；将前驱体至于干燥箱内于100℃烘干3h，研细；最后将粉体材料在800℃氩气保护下热处理3h即得到Sb2SnO5材料。将0.5g的Sb2SnO5与0.8g蔗糖加入80mL去离子水中超声分散30分钟形成均匀分散液；将分散液加热到90℃继续搅拌至形成溶胶；将溶胶转移至120℃的烘箱中，烘干至凝胶，将凝胶研磨成粉后，从室温升温至350℃在氩气气氛下加热3小时，后冷却至室温；再将预处理后的材料以5℃/min的速率升至500℃；在氩气气氛下保温3小时；反应充分后，以20℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5/C材料；
将实施例1和2所得材料，按照活性物质、导电炭黑、粘结剂三者的质量比为8:1:1溶于适量N-甲基吡咯烷酮中混合均匀，用湿膜制备器涂布成厚度为0.15mm的电极膜，真空烘干后用切片机切成直径为12mm的电极片，称重并计算活性物质的质量。同时以锂片作为负极，以Celgard 2500作为隔膜，1mol/L的LiPF6的EC+DMC(体积比为1:1)的溶液为电解液，在充满氩气的手套箱中装成纽扣电池。然后将装配的电池进行电化学测试，分别在0.01-3.0V恒流条件下测试。测试结果如图4和5所示，可以看到Sb2SnO5具有锂离子电池中较高的放电比容量，达到1385mAhg-1，且具有良好的倍率性能，2Ag-1电流密度下仍有812mAhg-1的比容量。
本发明具有较好的锂离子电池充放电性能，循环稳定性良好。
Claims (7)
1.一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用。
2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于：所述Sb2SnO5/C作为活性材料应用于锂离子电池负极中。
3.按照权利要求1所述的应用，其特征在于：所述锂离子电池负极材料为Sb2SnO5与碳的复合材料Sb2SnO5/C，其中C质量含量为10-50％。
4.按照权利要求1所述的应用，其特征在于：锂离子电池负极材料的质量组成为Sb2SnO5/C:导电碳＝99:1～50:50。
5.按照权利要求1-4任一所述的应用，其特征在于：Sb2SnO5采用液相共沉淀法制备，其步骤如下：
1)配料：将含Sb化合物与Sn单质和/或含Sn化合物按Sb：Sn为1:(2-2.1)的摩尔比配料混合并进行预处理；
所述预处理为将配置好的原料混合均匀后加入质量浓度36-38％浓盐酸中配成酸性混合液，加入沉淀剂通过共沉淀方法得到预处理后的配料；
2)控制各项参数进行材料合成：将预处理后的配料洗涤，在80-100℃烘干3-5小时；将干燥的预处理后的配料以1-10℃/min的速率从室温升至400-800℃；保温3-9小时；反应充分后，以1-50℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5材料；
所述含Sb化合物为Sb的氧化物、Sb的盐酸盐、Sb的乙酸盐中的一种或二种以上；
所述含Sn化合物为四价Sn的氧化物、四价Sn的盐酸盐、四价Sn的硫酸盐、二价Sn的盐酸盐中的一种或二种以上；
所述沉淀剂为NH3·H2O，NaOH，KOH中的一种或二种以上。
6.按照权利要求1-4任一所述的应用，其特征在于，采用水热法制备Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料，其步骤如下：
1)配料：权利要求5中得到的Sb2SnO5与有机碳源化合物按1:(0.5-1)的摩尔比加入100-200mL去离子水中超声分散10-30分钟形成均匀分散液；
2)将分散液转移至水热反应釜中，进行预处理；
所述预处理为将水热反应釜从室温升温至160-200℃加热12-24小时以上，后冷却至室温，离心分离沉淀，洗涤并干燥得到预处理后的材料；
3)控制各项参数进行材料合成：将步骤2)预处理后的材料；以1-10℃/min的速率从室温升至450-750℃；在氩气气氛下保温3-5小时；反应充分后，以1-50℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5/C材料；
所述有机碳源化合物为葡萄糖，蔗糖，柠檬酸，苹果酸中的一种或二种以上。
7.按照权利要求1-4任一所述的应用，其特征在于，采用溶胶凝胶法制备Sb2SnO5/C锂离子电池负极材料，其步骤如下：
1)配料：权利要求5中得到的Sb2SnO5与有机碳源化合物按1:(0.5-1)的摩尔比加入去离子水中超声分散10-30分钟形成均匀分散液；将分散液加热到50-100℃继续搅拌至形成溶胶；
2)将分溶胶转移至100-200℃的烘箱中，烘干至凝胶，将凝胶研磨成粉后进行预处理；
所述预处理为从室温升温至200-500℃在氩气气氛下加热2-10小时以上，后冷却至室温；
3)控制各项参数进行材料合成：将步骤2)预处理后的材料；以1-10℃/min的速率从室温升至450-750℃；在氩气气氛下保温3-5小时；反应充分后，以1-50℃/h的速率降至室温，得到Sb2SnO5/C材料；
所述有机碳源化合物为葡萄糖，蔗糖，柠檬酸，苹果酸中的一种或二种以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711248820.2A CN109873126B (zh) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | 一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711248820.2A CN109873126B (zh) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | 一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109873126A true CN109873126A (zh) | 2019-06-11 |
| CN109873126B CN109873126B (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=66914619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711248820.2A Active CN109873126B (zh) | 2017-12-01 | 2017-12-01 | 一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109873126B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101479877A (zh) * | 2006-05-04 | 2009-07-08 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池及其制造方法 |
| CN103219502A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 华南师范大学 | 锂离子电池负极材料Sn2Sb/C核壳及其制备方法与应用 |
| CN103943837A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 三氧化二锑及复合材料的制备方法和在钠离子电池中的应用 |
-
2017
- 2017-12-01 CN CN201711248820.2A patent/CN109873126B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101479877A (zh) * | 2006-05-04 | 2009-07-08 | 株式会社Lg化学 | 锂二次电池及其制造方法 |
| CN103219502A (zh) * | 2013-04-28 | 2013-07-24 | 华南师范大学 | 锂离子电池负极材料Sn2Sb/C核壳及其制备方法与应用 |
| CN103943837A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 三氧化二锑及复合材料的制备方法和在钠离子电池中的应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 章谚等: ""高阳极电势窗口的SnO2-Sb2O3/Ti电极的制备"", 《化学研究》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109873126B (zh) | 2021-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105375010B (zh) | 一种高压实密度锂离子正极材料的制备方法 | |
| CN100438155C (zh) | 可充锂电池用硅酸锰铁锂/碳复合正极材料及其制备方法 | |
| CN101335348B (zh) | 锂离子电池5V级正极材料球形LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法 | |
| CN106684323A (zh) | 一种活性氧化物多重改善锂离子电池三元正极材料及其制备方法 | |
| CN104617271A (zh) | 一种用于钠离子电池的硒化锡/氧化石墨烯负极复合材料及其制备方法 | |
| CN103066265A (zh) | 钠离子电池负极活性物质及其制备方法和应用 | |
| CN102683665B (zh) | 锂钒氧化物超长纳米线及其制备方法和应用 | |
| CN108899541B (zh) | 一种硅酸镁锂包覆改性钛酸锌锂负极材料及其制备方法 | |
| CN106299344B (zh) | 一种钠离子电池钛酸镍负极材料及其制备方法 | |
| CN105336935A (zh) | ZnO-Graphene锂离子电池负极材料的制备方法与应用 | |
| CN111384446A (zh) | 一种宽温电解液、二次电池及其用途 | |
| CN103855372B (zh) | 一种高锰复合正极材料及其制备方法 | |
| CN107993855A (zh) | 一种高电压钠离子超级电容器的制备方法 | |
| CN111320206A (zh) | 一种用于锂离子和钠离子电池的2D-CaV4O9纳米片材料及其制备方法 | |
| CN110165206A (zh) | 一种球状钠离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN107204424B (zh) | 一种富锂锰基层状锂电池正极材料的制备方法 | |
| CN111313026B (zh) | 一种多孔氮掺杂碳/无定型锑复合物、制备方法及应用 | |
| CN102544511A (zh) | 铈掺杂钴酸锶与碳共同包覆磷酸亚铁锂的锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| CN113104899B (zh) | K2Fe2(MoO4)3在锂离子电池负极中的应用 | |
| CN113104898B (zh) | Li2Fe3(MoO4)4在锂离子电池负极中的应用 | |
| CN107565128B (zh) | 一种Li3Cr(MoO4)3在锂离子电池正极中的应用 | |
| CN113104891B (zh) | K2Mn2(MoO4)3在锂离子电池负极中的应用 | |
| CN112047389B (zh) | K2Co2(MoO4)3在锂离子电池负极中的应用 | |
| CN109873126A (zh) | 一种Sb2SnO5/C在锂离子电池负极中的应用 | |
| CN112531148A (zh) | 一种V2O5/MoS2/EG电极材料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |