專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種銅錫銻三元合金負(fù)極材
料及其制備。
背景技術(shù)：
鋰離子電池因具有高電壓、大容量、長(zhǎng)壽命和安全性能好等特點(diǎn)，使之從便攜式電 子設(shè)備至電動(dòng)汽車(chē)等多方面展示了應(yīng)用前景。開(kāi)發(fā)鋰離子電池的關(guān)鍵之一是尋找合適的電 極材料，使電池具有足夠高的鋰嵌入量和很好的鋰脫嵌可逆性，以保證電池的高電壓、大容 量和長(zhǎng)壽命的要求。石墨因具有較高的電化學(xué)性能已在商業(yè)鋰離子電池中得到應(yīng)用，但是 石墨的理論比容量較低，只有372mAh/g，而且它的密度也比較小，此外，當(dāng)充放電電位達(dá)到 OV或更低時(shí)，石墨電極上有鋰沉積出來(lái)，存在安全隱患。所以研究開(kāi)發(fā)質(zhì)量比容量和體積比 容量都比較高、安全性能好的負(fù)極材料，是鋰離子電池技術(shù)發(fā)展、特別是新型鋰動(dòng)力電池發(fā) 展的必然要求。 與傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料相比，錫基合金貯鋰材料具有高質(zhì)量比容量和體積比容 量、安全可靠、資源廣泛、原料價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，使其作為新一代鋰動(dòng)力電池負(fù)極材料方面 極具發(fā)展?jié)摿Α?近年來(lái)，人們對(duì)這類(lèi)材料的研究主要集中在二元合金上，如Sn-Cu合金、Sn-Sb合 金、Sn-Ni合金等，而對(duì)錫基三元合金的研究甚少。由于三元合金體系具有多個(gè)活性/活性 和活性/非活性體系，這種結(jié)構(gòu)理論上更能有效地緩沖材料嵌脫鋰時(shí)體積的變化和阻止活 性成分的團(tuán)聚，從而提高錫基材料的貯鋰性能。本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的方法制備納米到微米級(jí) 銅錫銻Cu6Sn5Sb5三元合金復(fù)合負(fù)極材料，具有高容量、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)錫基合金 負(fù)極材料在鋰離子電池中的實(shí)際應(yīng)用具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料及 其制備方法，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，得到的Cu6Sn5Sb5三元合金負(fù)極材料貯鋰容量高，循環(huán) 性能好。 本發(fā)明的一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料，該合金材料中銅錫銻摩爾組
分含量滿(mǎn)足Cu : Sn : sb = 6 : 5 : 5。 本發(fā)明提供一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料的制備方法，該方法包括如
下步驟配制錫、銻、銅的鹽溶液，按cu : sn : sb:=6 : 5 : 5的摩爾比混合均勻，加入 穩(wěn)定劑，然后邊攪拌邊往溶液中逐滴加入強(qiáng)還原劑溶液，反應(yīng)完成后將沉淀過(guò)濾，用乙醇和
去離子水洗滌干凈并真空干燥，得到納米級(jí)Cu6Sn5Sb5三元合金負(fù)極材料。 所述的穩(wěn)定劑為C6H5Na307 2H20， C6H5Na307 2H20與錫的摩爾比為5-50 : 1。 所述的強(qiáng)還原劑為NaBH4或LiAlH4。 有益效果
本發(fā)明提供了一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料及其制備方法，該方法制 備工藝簡(jiǎn)單，成本低，合成的銅錫銻Cu6Sn5Sb5三元合金負(fù)極材料粉體顆粒均勻，顆粒尺寸為 納米級(jí)，貯鋰容量高，循環(huán)性能好。


圖1為實(shí)施例1合成的銅錫銻三元合金負(fù)極材料的XRD圖。 圖2為實(shí)施例1合成的銅錫銻三元合金負(fù)極材料的TEM照片。顆粒尺寸為 15-30nm。 圖3為實(shí)施例1合成的銅錫銻三元合金負(fù)極材料的前三十周的循環(huán)容量曲線。a 為放電電流為50mA/g，充放電電壓范圍為1.5V到OV(vs. Li)前三十周的循環(huán)容量曲線，b 為充放電電流為50mA/g，充放電電壓范圍為0. 9V到OV(vs. Li)前三十周的充電容量曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定 的范圍。 實(shí)施例1稱(chēng)取適量的CuCl2 2H20、 SnCl2 2H20、 SbCl3和C6H5Na307 2H20，分別配制成溶液，
所用的藥品均為分析純。將溶液按cu : sn : sb : c6H5Na3o7 = 6 :5:5: 16的摩爾比
混合均勻，混合溶液中CuCl2的濃度為0. 12mol/l， SnCl2的濃度為0. lmol/l， SbCl3的濃度 為0. lmol/l， C6H5Na307的濃度為0. 32mol/l。然后往混合溶液中逐滴加入足量的NaBH4溶 液(pH= 12)，并不停地?cái)嚢?，反?yīng)完成后，將沉淀過(guò)濾，用乙醇和去離子水洗滌干凈。將產(chǎn) 物置于真空烘箱中充分干燥，得到顆粒尺寸為15-30nm的銅錫銻三元合金復(fù)合材料。
將合成的材料與乙炔黑、聚四氟乙烯按約8 : 1 : l的質(zhì)量比混合均勻，用壓膜機(jī) 壓制成厚度約為lmm的薄膜，置于烘箱中于12(TC充分烘干，截取表面積為1cm2的圓形膜， 壓制在不銹鋼網(wǎng)上，制成研究電極。將研究電極置于實(shí)驗(yàn)?zāi)M電池裝置中，加入電解液，以 金屬鋰為對(duì)電極，模擬電池的裝配在充滿(mǎn)氬氣的手套箱中進(jìn)行。充放電電流為50mA/g，充放 電電壓范圍為1. 5V到OV(vs. Li)。在第一周循環(huán)過(guò)程中，放電容量為717mAh/g，可逆充電 容量為595mAh/g，循環(huán)30次后可逆容量為473mAh/g。當(dāng)充放電電壓范圍為0. 9V到OV(vs. Li)、充放電電流為50mA/g時(shí)，第一周的充電容量為360mAh/g，經(jīng)過(guò)30次充放電循環(huán)后，可 逆充電容量為344mAh/g。
實(shí)施例2稱(chēng)取適量的CuS04 5H20、 SnCl2 2H20、 SbCl3和C6H5Na307 2H20，分別配制成溶液，
所用的藥品均為分析純。將溶液按cu : Sn : sb : c6H5Na3o7 = 6 :5:5: 16的摩爾比
混合均勻，混合溶液中CuS04的濃度為0. 24mol/l， SnCl2的濃度為0. 2mol/l， SbCl3的濃度 為0. 2mol/l， C6H5Na307的濃度為0. 64mol/l。然后往混合溶液中逐滴加入足量的LiAlH4溶 液，并不停地?cái)嚢?，反?yīng)完成后，將沉淀過(guò)濾，用乙醇和去離子水洗滌干凈。將產(chǎn)物置于真空 烘箱中充分干燥，得到顆粒尺寸為50-120nm的銅錫銻三元合金復(fù)合材料。
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將合成的材料與乙炔黑、聚四氟乙烯按約8 : i : i的質(zhì)量比混合均勻，用壓膜機(jī)
壓制成厚度約為lmm的薄膜，置于烘箱中于12(TC充分烘干，截取表面積為lcm2的圓形膜， 壓制在不銹鋼網(wǎng)上，制成研究電極。將研究電極置于實(shí)驗(yàn)?zāi)M電池裝置中，加入電解液，以 金屬鋰為對(duì)電極，模擬電池的裝配在充滿(mǎn)氬氣的手套箱中進(jìn)行。充放電電流為50mA/g，充放 電電壓范圍為1. 5V到OV(vs. Li)。在第一周循環(huán)過(guò)程中，放電容量為711mAh/g，可逆充電 容量為583mAh/g，循環(huán)30次后可逆容量為453mAh/g。
權(quán)利要求
一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料，該合金材料中銅錫銻摩爾組分含量Cu∶Sn∶Sb＝6∶5∶5。
2. —種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料的制備，包括如下步驟配制錫、銻、銅的鹽溶液，按cu : sn : sb : = 6 : 5 : 5的摩爾比混合均勻，加入穩(wěn)定劑，然后邊攪拌邊往 混合溶液中逐滴加入強(qiáng)還原劑溶液，反應(yīng)完成后將沉淀過(guò)濾，用乙醇和去離子水洗滌干凈并真空干燥，得到納米級(jí)Cu6Sn5Sb5三元合金負(fù)極材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料的制備，其特征在 于，所述的穩(wěn)定劑為C6H5Na307 2H20， C6H5Na307 2H20與錫的摩爾比為5-50 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料的制備，其特征在 于，所述的強(qiáng)還原劑為NaBH4或LiAlH4。
全文摘要
一種鋰離子電池銅錫銻三元合金負(fù)極材料及其制備方法，先配制錫、銻和銅的鹽溶液，按Cu∶Sn∶Sb＝6∶5∶5的摩爾比混合均勻，加入穩(wěn)定劑，然后往混合溶液中加入強(qiáng)還原劑，制備納米級(jí)銅錫銻Cu6Sn5Sb5三元合金負(fù)極材料。本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，制備出的銅錫銻Cu6Sn5Sb5三元合金負(fù)極材料顆粒均勻、貯鋰容量高、循環(huán)性能好。
文檔編號(hào)H01M4/38GK101699643SQ20091019692
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者彭振博, 李?lèi)?ài)元, 袁正勇, 陳亞?wèn)| 申請(qǐng)人:寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院