技术摘要：
本发明提供一种锂离子电池负极材料棒状锡锑合金的制备方法，属于锂电池负极材料技术领域。该方法包括以下步骤：取锑源和硫源加入水中搅拌得悬浮液；将悬浮液水热反应得到Sb2S3纳米棒粉末；将Sb2S3纳米棒粉末分散成悬浮液；称取锡源和尿素加入到所得的悬浮液中水热反应 全部
背景技术：
】 锂离子电池是一种高效的能量存储设备，具有高能量密度，高输出电压，长循环寿 命，自放电率小，污染小，无记忆效应和安全性高等优点，使其能够在便携式电源和电动汽 车等各个领域中得到快速发展。然而，以石墨为负极的商业化锂离子电池，由于石墨负极较 低的理论比容量和较低的充放电平台，使得商业化锂离子电池的能量密度较低及存在一定 的安全性能，从而限制了其进一步的广泛应用。因此，寻找具有高比容量和合适电压平台的 新型电极材料变得至关重要。 在负极材料中，锑(Sb)和锡(Sn)金属由于其高理论容量(660mA hg-1或994mA hg -1)、较小的电极极化和适中的工作电压(0.4–0.9V)而受到广泛关注。然而，锡和锑金属在充 放电过程中会产生严重的体积膨胀，脱嵌后负极结构无法保持稳定，导致材料粉化、坍塌， 最终导致材料破裂，造成电极循环稳定性和倍率性能较差。同时，活性位置处破裂，更多的 表面易受到电解液的侵蚀，导致SEI膜连续地形成和分解，最终形成一层厚膜阻止活性材料 中 Li 扩散，降低电池的容量。这些缺陷成为限制金属锡和金属锑商业化应用的最大阻碍。 因此开发具有高比容量、高循环稳定性和优异倍率性能的锡基和锑基复合负极材料是非常 重要的课题，对于加快高能量密度锂离子电池的商业化应用具有重要意义。 【
技术实现要素：
】 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种锂离子电池负极材料棒 状锡锑合金的制备方法，该方法制备得到一种棒状结构的SnSb@C复合材料，形成的SnSb合 金以及碳包覆层可以在充放电过程中有效抑制合金的体积膨胀问题，解决材料因体积膨胀 导致的结构稳定性差和电接触不良的问题，显著提高材料的循环稳定性。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种锂离子电池负极材料棒状锡锑合金的制备方法，包括以下步骤： (1)按照Sb和S元素的摩尔比为2:3-8称取锑源和硫源，加入盛有去离子水的烧杯 中，室温下搅拌形成均匀的悬浮液； (2)将步骤(1)所得悬浮液转移到高压反应釜中，在170-190℃的温度下保温10-14 小时，待反应釜自然冷却至室温，过滤反应液得到褐色粉体材料，用去离子水和乙醇分别洗 涤，然后将洗涤后的固态产物在真空环境下干燥，即得到Sb2S3纳米棒粉末； (3)称取一定量的步骤(2)制备的Sb2S3纳米棒粉末分散在去离子水和乙醇的混合 液中，超声搅拌使其均匀分散得悬浮液； (4)称取一定量的锡源和尿素加入步骤(3)所得的悬浮液中，其中锑和锡元素的摩 尔比为1:1-3，尿素的加入量依据去离子水和乙醇的混合液与尿素的液固比为30-40ml：1g 3 CN 111600006 A 说 明 书 2/7 页 来确定；搅拌至分散均匀，转移到高压反应釜中，在170-200℃的温度下保温1-2小时，待反 应釜自然冷却至室温，过滤反应液得到黑色粉体材料，用去离子水和乙醇分别洗涤，然后将 洗涤后的固态产物在真空环境下干燥，即得到产品Sb2S3@SnO2粉末； (5)将步骤(4)制备的Sb2S3@SnO2粉末加入到由去离子水和乙醇配制的混合液中， 超声、搅拌使其均匀分散，然后加入一定量的碳源，继续搅拌一定的时间，过滤、洗涤、干燥 得到前躯体粉末，将所得的前躯体粉末在还原气氛下，在500-800℃下热处理2-12小时，自 然冷却至室温，得到SnSb@C纳米棒复合材料。 本发明中，优选地，步骤(1)所述的锑源为三氯化锑、草酸锑、硫酸锑中的一种或几 种；硫源为硫脲、硫代乙酰胺、半胱氨酸、硫化钾和硫化钠中的一种或几种。 本发明中，优选地，步骤(1)所述锑源和硫源是按照Sb2S3材料化学式中Sb与S元素 的摩尔比为2:3称取。 本发明中，优选地，步骤(3)所述的去离子水与乙醇体积比为(0.5～0.6)：1。 本发明中，优选地，步骤(4)所述的锡源为四氯化锡、二氯化锡、硫酸亚锡、锡酸钠 和锡酸钾中一种或多种。 本发明中，优选地，步骤(4)所述的锡源是按照悬浮液中加入的Sn与Sb元素的摩尔 比为1:2.5称取。 本发明中，优选地，步骤5)所述的去乙醇与离子水体积比为6：1。 本发明中，优选地，步骤(5)所述的碳源为间苯二酚、盐酸多巴胺、聚丙烯腈、葡萄 糖和柠檬酸中一种或几种；碳源的用量为Sb2S3@SnO2粉末质量的5～20％。 本发明中，优选地，步骤(5)所述的还原气氛为纯氢气、氩氢混合气和氮氢混合气 中的一种。 本发明的方法首先通过合成Sb2S3纳米棒，然后再加入Sn源和尿素，尿素与Sn源发 生反应后得到SnO2，从而在纳米棒上包覆一层SnO2，得到Sb2S3@SnO2粉末，再在Sb2S3@SnO2粉 末上面包覆一层碳，最后通过煅烧之后形成包覆碳层的SnSb纳米棒状合金。本发明通过利 用纳米棒结构的Sb2S3为中间体制备得到一种特殊的棒状结构的SnSb@C复合材料，所形成的 SnSb合金相以及碳包覆层可以在充放电过程中有效抑制复合材料的体积膨胀问题，解决材 料因体积膨胀导致的结构稳定性差和电接触不良的问题，显著提高材料的循环稳定性；不 仅如此，SnSb合金本身具有较高的储锂容量，从而实现复合材料高的比容量。本发明的棒状 结构的SnSb@C复合材料可用于二次锂离子电池负极材料，提高电池的循环稳定性并延长电 池的循环寿命。将其作为锂离子电池负极材料时，可以同时实现缩短锂离子的传输路径、提 高材料的导电性以及提升材料的离子扩散速率，使得制备的锂离子电池具有稳定性高、循 环寿命长、倍率性能好等优点，能有效满足高性能锂离子电池制备的实际应用需要。本发明 制备的材料是一种具有商业化应用前景的理想锂离子负极材料。 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： 1、本发明制备得到的SnSb@C纳米棒复合材料是一种锂离子电池负极材料，所制备 的棒状SnSb@C纳米复合材料尺寸在一百到几百纳米、纯度高、结晶性强、形貌均匀；形成的 SnSb合金相以及碳包覆层可以在充放电过程中有效抑制复合材料的体积膨胀问题，解决材 料以体积膨胀导致的结构稳定性差和电接触不良的问题，显著提高材料的循环稳定性，表 现出高的循环稳定性和优越的长循环性能。 4 CN 111600006 A 说 明 书 3/7 页 2、本发明所使用的液相合成法工艺简单，原材料廉价易得，环境友好。 【附图说明】 图1为实施例1制得的SnSb@C复合材料的SEM图。 图2为实施例1制得的SnSb@C复合材料的XRD图谱。 图3为实施例1制得的SnSb@C复合材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲 线图。 【
