CN108807962A - 一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化锡‑石墨烯负极材料的制备方法，包括：(1)将五水合四氯化锡加入盐酸溶液中，搅拌均匀，再加入氧化石墨烯‑无水乙醇分散液，超声处理10～20min，得到四氯化锡‑石墨烯混合溶液；(2)向上述四氯化锡‑石墨烯混合溶液中加入碱溶液，调节混合溶液的pH值为5～7，静置，陈化，过滤，得到氢氧化锡‑石墨烯混合物；(3)将上述氢氧化锡‑石墨烯混合物分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次，放入烘箱中加热至150～200℃，保温10～15h，研磨，得到二氧化锡‑石墨烯负极材料。本发明中的二氧化锡‑石墨烯负极材料具有良好的电化学性能，可作为电极活性物质，用于制备锂离子电池负极，具有广阔的市场化应用前景。

Description

一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及电池电极材料技术领域，特别是涉及一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法。
背景技术
新型高能化学电源技术的快速发展，对锂离子电池电极材料提出了更高的要求。具有高能量密度、高功率密度、良好的充放电循环特性的锂离子电池电极材料受到广泛关注。同时采用低成本和对环境友好的制备工艺也成为发展新型电池材料的研究重点。
目前，碳材料是商品化的锂离子电池的主要负极材料。但是碳材料的储锂能力较低，限制了锂离子电池容量的进一步提高。二氧化锡作为锂离子电池的负极材料，其理论容量为781mAh/g，远高于石墨的理论容量(372mAh/g)。因此，SnO2被认为是目前最有商业化前景的碳材料的替代者之一。但由于锂合金化和脱合金化过程中伴随着巨大的体积膨胀和收缩，使锡基电极产生严重的机械应变，最终导致锡基电极产生裂纹或者粉化。由于活性物质与集流片的分离，使锡基电极表现出较差的电池循环性能。
为此，有必要针对上述问题，提出一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，包括：
(1)将五水合四氯化锡加入盐酸溶液中，搅拌均匀，再加入氧化石墨烯-无水乙醇分散液，超声处理10～20min，得到四氯化锡-石墨烯混合溶液；
(2)向上述四氯化锡-石墨烯混合溶液中加入碱溶液，调节混合溶液的pH值为5～7，静置，陈化，过滤，得到氢氧化锡-石墨烯混合物；
(3)将上述氢氧化锡-石墨烯混合物分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次，放入烘箱中加热至150～200℃，保温10～15h，研磨，得到二氧化锡-石墨烯负极材料。
优选的，步骤(1)中，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:1～10。
优选的，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:3～8。
优选的，步骤(1)中，所述四氯化锡-石墨烯混合溶液中的锡离子的浓度为1～2mol/L。
优选的，步骤(2)中，所述碱溶液选自氨水溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。
优选的，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的制备方法包括：1)10～50mL浓硫酸、1～5g过硫酸钾、1～5g五氧化二磷以及1～2g石墨混合，缓慢升温至75～85℃，反应3～5h，洗涤至中性，干燥，得到预氧化的石墨；2)向上述入预氧化的石墨中加入30～40mL浓硫酸，搅拌均匀后放入冰水浴中冷却，缓慢加入2～4g高锰酸钾，缓慢升温至30～40℃，反应1～2h，加入去离子水，控制反应温度在90～100℃，继续反应10～20min，加入去离子水和5～10mL双氧水，离心，洗涤，在60℃真空烘箱中干燥10～16h，得到氧化石墨烯。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的二氧化锡-石墨烯负极材料具有良好的电化学性能，可作为电极活性物质，用于制备锂离子电池负极，具有广阔的市场化应用前景。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，包括：
(1)将五水合四氯化锡加入盐酸溶液中，搅拌均匀，再加入氧化石墨烯-无水乙醇分散液，超声处理10～20min，得到四氯化锡-石墨烯混合溶液；
(2)向上述四氯化锡-石墨烯混合溶液中加入碱溶液，调节混合溶液的pH值为5～7，静置，陈化，过滤，得到氢氧化锡-石墨烯混合物；
(3)将上述氢氧化锡-石墨烯混合物分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次，放入烘箱中加热至150～200℃，保温10～15h，研磨，得到二氧化锡-石墨烯负极材料。
上述步骤(1)中，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:1～10，优选的，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:3～8，进一步优选的，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:5；其中，所述四氯化锡-石墨烯混合溶液中的锡离子的浓度为1～2mol/L，优选的，所述四氯化锡-石墨烯混合溶液中的锡离子的浓度为1.5mol/L。
上述步骤(2)中，所述碱溶液选自氨水溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。
在一实施例中，所述氧化石墨烯的制备方法包括：
1)10～50mL浓硫酸、1～5g过硫酸钾、1～5g五氧化二磷以及1～2g石墨混合，缓慢升温至75～85℃，反应3～5h，洗涤至中性，干燥，得到预氧化的石墨；
2)向上述入预氧化的石墨中加入30～40mL浓硫酸，搅拌均匀后放入冰水浴中冷却，缓慢加入2～4g高锰酸钾，缓慢升温至30～40℃，反应1～2h，加入去离子水，控制反应温度在90～100℃，继续反应10～20min，加入去离子水和5～10mL双氧水，离心，洗涤，在60℃真空烘箱中干燥10～16h，得到氧化石墨烯。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中的二氧化锡-石墨烯负极材料。
实施例
1、氧化石墨烯的制备
1)25mL浓硫酸、2.5g过硫酸钾、2.5g五氧化二磷以及1g石墨混合，缓慢升温至80℃，反应5h，洗涤至中性，干燥，得到预氧化的石墨；
2)向上述入预氧化的石墨中加入30mL浓硫酸，搅拌均匀后放入冰水浴中冷却，缓慢加入2g高锰酸钾，缓慢升温至35℃，反应1.5h，加入去离子水，控制反应温度在95℃，继续反应15min，加入去离子水和10mL双氧水，离心，洗涤，在60℃真空烘箱中干燥12h，得到氧化石墨烯。
2、二氧化锡-石墨烯负极材料的制备
(1)将五水合四氯化锡加入盐酸溶液中，搅拌均匀，再加入氧化石墨烯-无水乙醇分散液，超声处理15min，得到四氯化锡-石墨烯混合溶液，其中，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:5，且，所述四氯化锡-石墨烯混合溶液中的锡离子的浓度为1.5mol/L；
(2)向上述四氯化锡-石墨烯混合溶液中加入氨水溶液，调节混合溶液的pH值为6.5，静置，陈化，过滤，得到氢氧化锡-石墨烯混合物；
(3)将上述氢氧化锡-石墨烯混合物分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次，放入烘箱中加热至180℃，保温12h，研磨，得到二氧化锡-石墨烯负极材料。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (6)

1.一种二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)将五水合四氯化锡加入盐酸溶液中，搅拌均匀，再加入氧化石墨烯-无水乙醇分散液，超声处理10～20min，得到四氯化锡-石墨烯混合溶液；
(2)向上述四氯化锡-石墨烯混合溶液中加入碱溶液，调节混合溶液的pH值为5～7，静置，陈化，过滤，得到氢氧化锡-石墨烯混合物；
(3)将上述氢氧化锡-石墨烯混合物分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次，放入烘箱中加热至150～200℃，保温10～15h，研磨，得到二氧化锡-石墨烯负极材料。
2.根据权利要求1所述的二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:1～10。
3.根据权利要求2所述的二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于，所述五水合四氯化锡和所述氧化石墨烯的物质的量之比为1:3～8。
4.根据权利要求1所述的二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述四氯化锡-石墨烯混合溶液中的锡离子的浓度为1～2mol/L。
5.根据权利要求1所述的二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱溶液选自氨水溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。
6.根据权利要求1所述的二氧化锡-石墨烯负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化石墨烯的制备方法包括：1)10～50mL浓硫酸、1～5g过硫酸钾、1～5g五氧化二磷以及1～2g石墨混合，缓慢升温至75～85℃，反应3～5h，洗涤至中性，干燥，得到预氧化的石墨；2)向上述入预氧化的石墨中加入30～40mL浓硫酸，搅拌均匀后放入冰水浴中冷却，缓慢加入2～4g高锰酸钾，缓慢升温至30～40℃，反应1～2h，加入去离子水，控制反应温度在90～100℃，继续反应10～20min，加入去离子水和5～10mL双氧水，离心，洗涤，在60℃真空烘箱中干燥10～16h，得到氧化石墨烯。
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