【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及二次電池材料，特別涉及一種錫碳負極材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、規模儲能需要儲能系統廉價、安全、綠色、環保，在現有的規模儲能方式中，電化學儲能系統以其高效、靈活的特點受到廣泛關注，也是目前國內外研究熱點，鈉、硅元素在地球儲量十分豐富，分布廣泛、提煉簡單，鈉、鋰離子電池是當今儲能技術方面最具有潛力的代表，同時具有低成本化優勢，有望作為大規模儲能應用。
2、目前，鋰離子電池和鈉離子電池的負極材料多為碳材料，例如石墨，但是石墨的理論比容量(372mah/g)較低，并且在實際應用中由于se?i膜形成過程中電荷損失嚴重也很難達到其理論比容量，因此不能夠滿足人們對高能量密度電極材料的要求。
3、錫材料由于其較高的理論比容量和工作電壓，以及穩定性高和安全性好等優勢而受到了廣泛的關注。但是研究發現，錫(sn)作為半導體材料的可逆儲鋰容量遠大于石墨，但錫在鋰離子脫嵌過程中會不可避免的發生體積效應，錫材料電極在鋰離子脫嵌過程中會發生嚴重的體積膨脹和收縮，會導致材料的粉碎脫落，進一步使其比容量迅速下降，影響其循環穩定性，導致其循環穩定性較差，進而影響其商業化應用。
4、如何降低錫材料的體積效應，提高首圈效率和循環性能成為當前二次電池研究的熱點問題，因此，需要開發一種可以具備高比容量的同時保持高穩定性能的負極材料并適用于商業化應用。
技術實現思路
1、本專利技術實施例提供了一種錫碳負極材料及其制備方法和應用，通過氣相沉積法將分解后的二錫烷中得到的
2、第一方面，本專利技術實施例提供了一種錫碳負極材料，所述錫碳負極材料包括內核和外殼；所述內核為錫碳復合材料；所述外殼為包覆于所述多孔碳的外表面的碳包覆層；
3、其中，所述錫碳復合材料包括多孔碳，以及沉積于所述多孔碳的孔隙內的錫；所述多孔碳的質量占所述錫碳復合材料總質量的百分比為15％-95％；
4、所述錫碳復合材料的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為85％-99％；
5、所述錫的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為0.1％-85％；
6、所述錫碳復合材料是通過氣相沉積法將二錫烷分解得到的錫沉積在多孔碳的孔隙中獲得。
7、優選的，所述多孔碳的粒徑d50在50nm-50μm之間；所述多孔碳的孔隙的孔徑在1nm-300nm之間；所述多孔碳的孔隙率在20％-90％之間。
8、優選的，所述錫的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為3％-30％；
9、所述碳包覆層的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為1％-15％。
10、第二方面，本專利技術實施例提供了一種上述第一方面所述的錫碳負極材料的制備方法，所述制備方法包括：
11、將多孔碳置于氣相沉積爐的沉積室內，向氣相沉積爐通入惰性氣體排出空氣；
12、關閉惰性氣體，向沉積室內通入二錫烷和惰性氣體的混合氣體，二錫烷室溫下分解得到的錫沉積在多孔碳的孔隙內，得到錫碳復合材料；
13、將上述錫碳復合材料在包覆爐中進行碳包覆處理形成碳包覆層，得到具有核殼結構的錫碳負極材料。
14、優選的，所述惰性氣體包括氮氣和/或氬氣；所述混合氣體通入的時間為30分鐘-12小時；
15、所述混合氣體中所述二錫烷與所述惰性氣體的質量比為[1：1]-[1:10]。
16、優選的，所述碳包覆處理的方法包括：氣相包覆、液相包覆或固相包覆中的一種；
17、所述碳包覆層的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為1％-15％。
18、進一步優選的，所述固相包覆或液相包覆的碳材料包括：葡萄糖、蔗糖、液體瀝青、酚醛樹脂、聚偏氟乙烯、檸檬酸、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一種或多種；
19、所述氣相包覆的碳材料包括：甲烷、乙烯、丙烯、乙炔、天然氣中的一種或多種。
20、第三方面，本專利技術實施例提供了一種負極極片，所述負極極片包括上述第一方面所述的錫碳負極材料。
21、第四方面，本專利技術實施例提供了一種二次電池，所述二次電池包括上述第二方面所述的負極極片。
22、優選的，所述二次電池包括鋰離子電池和鈉離子電池。
23、本專利技術實施例提供了一種錫碳負極材料及其制備方法和應用，通過氣相沉積法將分解后的二錫烷中得到的錫沉積在多孔碳的孔隙中獲得錫碳復合材料，之后對錫碳復合材料進行碳包覆處理，最終得到錫碳負極材料，其中，多孔碳基體易于實現在孔隙內形成納米錫顆粒，并具有高強度和高硬度，能夠有效改善錫活性物質在充放電過程中的體積膨脹現象；同時，碳包覆層可以使錫碳負極材料具有高循環穩定性；通過二錫烷直接在室溫下分解沉積獲得的錫顆粒致密性更好，純度更高，而大幅提高材料的首周庫倫效率。
24、將本專利技術實施例提供的錫碳負極材料應用于二次電池中，可以有效提高二次電池的首圈庫倫效率和首次可逆容量。
25、本專利技術提供的一種錫碳負極材料的制備方法制備，由于二錫烷作為錫源材料用于二次電池負極材料的制備，由于二錫烷本身是含錫的氣體，在室溫下就可以分解，因此無需在高溫下氣化分解，可以降低能源消耗，在很大程度上降低制造成本；并且本專利技術的制備方法工藝簡單、原材料豐富、不存在極端生產條件，易于大規模生產。
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1.一種錫碳負極材料，其特征在于，所述錫碳負極材料包括內核和外殼；所述內核為錫碳復合材料；所述外殼為包覆于所述多孔碳的外表面的碳包覆層；
2.根據權利要求1所述的錫碳負極材料，其特征在于，所述多孔碳的粒徑D50在50nm-50μm之間；所述多孔碳的孔隙的孔徑在1nm-300nm之間；所述多孔碳的孔隙率在20％-90％之間。
3.根據權利要求1所述的錫碳負極材料，其特征在于，所述錫的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為3％-30％；
4.一種上述權利要求1-3任一所述的錫碳負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體包括氮氣和/或氬氣；所述混合氣體通入的時間為30分鐘-12小時；
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述碳包覆處理的方法包括：氣相包覆、液相包覆或固相包覆中的一種；
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述固相包覆或液相包覆的碳材料包括：葡萄糖、蔗糖、液體瀝青、酚醛樹脂、聚偏氟乙烯、檸檬酸、聚丙烯腈、聚乙烯醇中
8.一種負極極片，其特征在于，所述負極極片包括上述權利要求1-2任一所述的錫碳負極材料。
9.一種二次電池，其特征在于，所述二次電池包括上述權利要求8所述的負極極片。
10.根據權利要求9所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池包括鋰離子電池和鈉離子電池。
...【技術特征摘要】
1.一種錫碳負極材料，其特征在于，所述錫碳負極材料包括內核和外殼；所述內核為錫碳復合材料；所述外殼為包覆于所述多孔碳的外表面的碳包覆層；
2.根據權利要求1所述的錫碳負極材料，其特征在于，所述多孔碳的粒徑d50在50nm-50μm之間；所述多孔碳的孔隙的孔徑在1nm-300nm之間；所述多孔碳的孔隙率在20％-90％之間。
3.根據權利要求1所述的錫碳負極材料，其特征在于，所述錫的質量占所述錫碳負極材料總質量的百分比為3％-30％；
4.一種上述權利要求1-3任一所述的錫碳負極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體包括氮氣和/或氬...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫萬周，殷營營，王朔，楊志偉，劉柏男，羅飛，
申請(專利權)人：溧陽天目先導電池材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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