CN1728425A - 锂离子电池负极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了锂离子电池负极材料及其制备方法，所要解决的技术问题是：锂离子电池的碳负极材料存在着能量损失较大、以及高倍率充放电性能差等缺陷。碳负极在有机电解质中易形成钝化膜(SEI)，会引起初始容量的不可逆损失，且碳材料的电极电位与金属锂相近，当电池过充电时，碳电极表面易析出金属锂，形成枝晶引起短路。碳材料的电化学容量低，其理论容量仅为327mAh/g，不能满足实际需要。本发明的要点是：以锑作为主体物，锑分别与铁、铅、锡、锗等金属形成的锑基复合氧化物、锑基合金或锑基金属复合粉，并将其作为锂离子电池的负极材料。本发明的积极效果是：锑基复合氧化物、锑基合金或锑基金属复合粉的电化学容量高，高倍率充放电性能优，可以满足实际需要。

Description

锂离子电池负极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池的负极材料、以及这种材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有电压高、能量密度大、安全性能好、质量轻、自放电小、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点。近几年来，锂离子电池负极材料多使用的是石墨以及碳材料。研究及实践表明，碳材料存在着能量损失较大、以及高倍率充放电性能差等缺陷。碳负极在有机电解质中易形成钝化膜(SEI)，会引起初始容量的不可逆损失，且碳材料的电极电位与金属锂相近，当电池过充电时，碳电极表面易析出金属锂，形成枝晶引起短路。碳材料的电化学容量低，其理论容量仅为327mAh/g，不能满足实际需要。因此放弃碳材料、寻找更好的、更可靠的其它材料作为锂离子电池负极材料，成为本发明的研究方向。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在于提供锑基复合氧化物、锑基合金或锑基金属复合粉，作为锂离子电池的负极材料。
本发明的目的之二在于提供制备锑基复合氧化物、锑基合金或锑基金属复合粉的方法。
本发明的内容是：上述锑基复合氧化物是指，以锑作为主体物，分别与铁、铅、锡、锗等金属形成的复合氧化物；上述锑基合金或锑基金属复合粉是指，以锑作为主体物，分别与铁、铅、锡、锗等金属形成的锑基合金或锑基金属复合粉。
本发明的通式为：SbXMYOZ。式中的M代表铁、铅、锡、锗等金属，X、Y＞0，Z≥0。当Z＞0时，本发明为锑基复合氧化物；当Z＝0时，本发明为锑基合金或锑基金属复合粉。
所说的锑基复合氧化物的制备方法是：
共沉淀法，即：三价锑盐分别于铁、铅、锡、锗等金属的盐，在搅拌下进行氨解，使其共沉淀，生成锑基复合氧化物。将该氧化物用氢还原，即可得到锑基合金或锑基金属复合粉。
以下给出三个实施例，详细说明本发明及其积极效果。
具体实施方式
实施例一：锑、铅复合氧化物的制备及其电性能
取0.05molSbCl3晶体，溶于100ml无水乙醇中，取0.05molPb(NO3)2溶于100ml蒸馏水中。在搅拌下将上述二等体积溶液同时等速滴加到过量的浓氨水中，加热回流，趁热过滤，滤饼用蒸馏水反复洗涤至中性，将滤饼在120℃下烘干48h，得到SbPbO2.5粉末。将该粉末按常规方法制成电极片，以纯金属锂片做对电极，在自动充放电仪中进行其电性能测试，模拟电池电流密度为0.1C/g，充电截止电压为1.5V，放电截止电压为0V。结果表明，该复合物的第一次放电容量为1320mAh/g，第一次充电容量为1270mAh/g，经过20个循环后，其放电容量保持在950mAh/g，充电容量保持在900mAh/g左右。
实施例二：锑、锗复合氧化物的制备及其电性能
分别取0.05molSbCl3和GeCl4，分别溶于100ml无水乙醇中，在搅拌下将上述二等体积溶液等速滴加到过量浓氨水中，加热回流，趁热过滤，滤饼用蒸馏水反复洗涤至中性，将滤饼在120℃下烘干48h，得到SbGeO3.5粉末。将该粉末按常规方法制成电极片，以纯金属锂片做对电极，在自动充放电仪中进行其电性能测试，模拟电池电流密度为0.1C/g，充电截止电压为1.5V，放电截止电压0V。结果表明，该复合氧化物的第一次放电容量为1050mAh/g，第一次充电容量为900mAh/g，经过20个循环后，其放电容量保持在500mAh/g，充电容量保持在480mAh/g左右。
实施例三：锑、铁合金的制备及其电性能
将盛有锑、铁复合氧化物的瓷舟放入电加热还原炉的恒温区内，通入纯的氢气，排除炉内空气后，封闭系统，当压力为某一定值时加热，并使氢气在封闭体系中循环，在400℃下恒温还原，当压力不再下降时，反应终止，冷却至室温，得到SbFe和Sb2Fe二相合金。将得到的合金按常规方法制成电极片，以纯金属锂片做对电极，在自动充放电仪中进行其电性能测试，模拟电池电流密度为0.1C/g，充电截止电压为1.5V，放电截止电压为0V。结果表明，该合金的第一次放电容量为850mAh/g，第一次充电容量为740mAh/g，经过20个循环后，其放电容量保持在430mAh/g，充电容量保持在410mAh/g左右。
本发明的积极效果是：锑基复合氧化物、锑基合金或锑基金属复合粉的电化学容量高，高倍率充放电性能优，可以满足实际需要。

Claims (3)

1、锂离子电池负极材料，其特征是：以锑作为主体物，分别与铁、铅、锡、锗等金属形成的锑基复合氧化物、锑基合金或锑基金属复合粉，
其通式为：SbXMYOZ，式中
M代表铁、铅、锡、锗等金属。X、Y＞0，Z≥0，当Z＞0时，本发明为锑基复合氧化物；当Z＝0时，本发明为锑基合金或锑基金属复合粉。
2、制备权利要求1所述的锂离子电池负极材料的方法，其特征是：所说的锑基复合氧化物的制备方法是：共沉淀法，即：三价锑盐分别于铁、铅、锡、锗等金属的盐，在搅拌下进行氨解，使其共沉淀，生成锑基复合氧化物。
3、制备权利要求1所述的锂离子电池负极材料的方法，其特征是：所说的锑基合金或锑基金属复合粉的制备方法是：将盛有锑基复合氧化物的瓷舟放入电加热还原炉的恒温区内，通入纯的氢气，排除炉内空气后，封闭系统，当压力为某一定值时加热，并使氢气在封闭系统中循环，在一定温度下恒温还原，当压力不再下降时，反应终止，冷却至室温，得到锑基合金或锑基金属复合粉。
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