【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰離子電池，具體為一種銻基多元合金材料及其在鋰離子電池中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池是一種高能量密度電源，其突出優(yōu)點(diǎn)是工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、無環(huán)境污染等。由于負(fù)極材料對鋰離子電池的容量、循環(huán)壽命具有重大影響，已經(jīng)成為全世界電池業(yè)的研究焦點(diǎn)。
2、石墨或改性碳材料是傳統(tǒng)的負(fù)極材料，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。但由于每6個(gè)碳中只能嵌入1個(gè)鋰，使其理論容量低。同時(shí)碳材料脫嵌鋰電位接近鋰的析出電位，影響電池在充放電過程中的安全性。因此，許多研究者將目光投向非碳材料。
3、非碳材料中銻和錫由于具有高理論容量、較小的電極極化和適中的工作電壓而受到廣泛關(guān)注。然而，錫和銻金屬在充放電過程中會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的體積膨脹，脫嵌后負(fù)極結(jié)構(gòu)無法保持穩(wěn)定，導(dǎo)致材料粉化、坍塌，最終導(dǎo)致材料破裂，造成電極循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差，因此開發(fā)具有高比容量、高循環(huán)穩(wěn)定性的合金材料，對于拓展鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用場景具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：針對上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出了一種銻基多元合金材料及其在鋰離子電池中的應(yīng)用。
2、所采用的技術(shù)方案如下：
3、一種銻基多元合金材料，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下元素：
4、a?7.5-15％、b?1-3％、c?0.01-0.1％、sn?10-20％、余量為sb；
5、其中，a為過渡金屬元素；
6、b為非金屬元素；
7、c為稀土元素。
8、
9、進(jìn)一步地，a為fe、co和ni，fe、co和ni的重量比為1-5：1-5：1-5。
10、進(jìn)一步地，b為si、p、s中的任意一種或多種組合。
11、進(jìn)一步地，b為p。
12、進(jìn)一步地，c為la、ce、sm、dy中的任意一種或多種組合。
13、進(jìn)一步地，c為ce。
14、本專利技術(shù)還提供了一種銻基多元合金材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。
15、進(jìn)一步地，所述鋰離子電池的負(fù)極材料包括所述銻基多元合金材料與碳?xì)饽z的組合物。
16、進(jìn)一步地，所述組合物的制備方法如下：
17、按比例稱取各原料，在惰性氣體保護(hù)下球磨均勻，將得到的混合料壓制成圓柱體，使用六面頂壓機(jī)在4-6gp、1200-1400℃的壓力和溫度下合成得到所述銻基多元合金材料，將其在700-900℃退火后破碎并再次球磨得到納米級(jí)別的合金粉料，將所述合金粉料分散在無水乙醇中得到分散液，再將甲醛、間苯二酚、碳酸鈉加入水中，所得溶液與分散液共混，加熱至50-70℃密封反應(yīng)60-120h，靜置陳化得到的濕凝膠再置于叔丁醇中溶劑置換5-10d，每天更換新鮮的叔丁醇，最后經(jīng)冷凍干燥、惰性氣體保護(hù)下850-950℃碳化處理即可。
18、本專利技術(shù)的有益效果：
19、本專利技術(shù)提供了一種銻基多元合金材料，其納米級(jí)別的尺寸可以一定程度上減小活性物質(zhì)在脫嵌鋰/鈉過程中產(chǎn)生的形變應(yīng)力，提高反應(yīng)效率，并能有效緩沖在循環(huán)過程中的體積變化，從而抑制粉化與團(tuán)聚，其中過渡金屬元素屬非活性物質(zhì)，在脫嵌鋰離子過程中開始團(tuán)聚形成游離態(tài)，減緩脫嵌鋰時(shí)劇烈的體積收縮，起到穩(wěn)定骨架的作用，改善其循環(huán)性能，非金屬元素可以與過渡金屬元素和稀土元素形成化合物，由于其電子離域程度高，金屬元素的氧化態(tài)較低，能形成較強(qiáng)的共價(jià)鍵，因此具有更好的循環(huán)性能和穩(wěn)定性，適當(dāng)非金屬元素的引入能夠延長鋰電池壽命，稀土元素在金屬中有一定的固溶度，可以在固溶度小的過渡金屬元素屬中發(fā)生微合金化作用，同時(shí)稀土元素在晶界處的偏聚抑制了晶粒的長大、強(qiáng)化了晶界，提高了合金材料在充放電過程中的穩(wěn)定性，改善了其作為負(fù)極材料的循環(huán)性能，碳?xì)饽z不僅具有良好的導(dǎo)電性，更重要的是其特有的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠充分發(fā)揮合金材料的儲(chǔ)鋰性能，改善合金材料的團(tuán)聚現(xiàn)象，緩沖充放電過程中的體積膨脹，有利于活性物質(zhì)與電解液更好的接觸，進(jìn)而改善循環(huán)性能，經(jīng)過測試，本專利技術(shù)中銻基多元合金材料所制備的鋰電池具有較高的放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性，而且與碳?xì)饽z復(fù)合后，電化學(xué)性能得到進(jìn)一步提高。
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1.一種銻基多元合金材料，其特征在于，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下元素：
2.如權(quán)利要求1所述的銻基多元合金材料，其特征在于，A為Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的任意一種或多種組合。
3.如權(quán)利要求2所述的銻基多元合金材料，其特征在于，A為Fe、Co和Ni，F(xiàn)e、Co和Ni的重量比為1-5：1-5：1-5。
4.如權(quán)利要求1所述的銻基多元合金材料，其特征在于，B為Si、P、S中的任意一種或多種組合。
5.如權(quán)利要求4所述的銻基多元合金材料，其特征在于，B為P。
6.如權(quán)利要求1所述的銻基多元合金材料，其特征在于，C為La、Ce、Sm、Dy中的任意一種或多種組合。
7.如權(quán)利要求6所述的銻基多元合金材料，其特征在于，C為Ce。
8.一種如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的銻基多元合金材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。
9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述鋰離子電池的負(fù)極材料包括所述銻基多元合金材料與碳?xì)饽z的組合物。
10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述組合物的制備方法如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種銻基多元合金材料，其特征在于，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括以下元素：
2.如權(quán)利要求1所述的銻基多元合金材料，其特征在于，a為fe、co、ni、cu、zn中的任意一種或多種組合。
3.如權(quán)利要求2所述的銻基多元合金材料，其特征在于，a為fe、co和ni，fe、co和ni的重量比為1-5：1-5：1-5。
4.如權(quán)利要求1所述的銻基多元合金材料，其特征在于，b為si、p、s中的任意一種或多種組合。
5.如權(quán)利要求4所述的銻基多元合金材料，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龔文，
申請(專利權(quán))人：湖南婁底華星銻業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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