一種In摻雜SnO<sub>2</sub>納米材料的製備方法及其應用的製作方法
2023-07-29 09:01:06
專利名稱：一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法及其應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於屬於電池材料學領域，具體涉及一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法及其在鋰電池中的應用。
背景技術：
鋰離子電池的核心是儲鋰材料。目前，石墨是廣泛應用於商業化鋰離子電池的負極材料。但石墨嵌鋰電位低，在充放電過程中石墨表面可能引起金屬鋰的沉積，存在一定的安全隱患，另外碳材料無法克服比容量低的缺點。因此，許多研究者正在研究高容量的負極材料，以滿足高比能電池的需要。最近，由於錫氧化物的理論容量較高，人們對錫氧化物作為鋰離子電池負極材料進行較多的研究。氧化錫的容量同石墨材料相比，要高許多，但是其循環性能並不理想。根據合金型機理，材料循環性能與合金化過程中電極體積的變化密切·相關。據文獻報導，金屬錫形成合金過程中其體積的最大變化超過300%，這麼大的體積變化勢必引起電極材料的粉化、崩裂而失效，導致循環性能變差。為了提高材料的循環性能，人們採用了許多方法對錫氧化物基負極材料進行改性，包括在錫氧化物中添加一些非活性的氧化物，用其他元素等進行對錫氧化物進行體相摻雜以及在錫氧化物中添加導電性物質等。因而開發具有良好循環性能且較高容量的負極材料仍然是該領域的研究重點。目前還未有In摻雜的SnO2納米材料的製備及其在鋰電池中的應用的相關文獻報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法及其在鋰電池中的應用，用此In摻雜的SnO2納米材料應用在鋰離子電池中表現出較好的循環性能及較高的比容量。本發明首次提供了 In摻雜的SnO2納米材料的製備方法，其操作簡便、成本低、純度高、性能優異，可以大量合成。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案
一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法，是用簡易的水熱方法合成出In摻雜SnO2納米材料。將O. 09-0. 18mmol 的 K2SnO3 · 3H20 和 O. 03-0. 09mmol 的 In (NO3) 3 · 4. 5H20 溶於30-60ml去離子水；再加入O. 75-3. 75g的草酸，攪拌混合30分鐘，然後在200°C進行水熱反應12小時；反應結束後，自然冷卻至室溫，過濾，洗滌，乾燥即得所述的In摻雜SnO2納米材料。一種如上所述的製備方法製得的In摻雜SnO2納米材料應用於鋰電池。鋰電池組裝按質量比In摻雜的SnO2納米材料聚四氟乙烯乙炔黑=70 20 10混合研磨後均勻地塗在O. 25 cm2的銅片上做正極，參比電極和對電極為金屬鋰，電解質是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/EMC=l/l/lv/v/v)溶液；所有組裝均在手套箱裡進行。本發明的有益效果用此In摻雜的SnO2納米材料應用在鋰離子電池中表現出較好的循環性能及較高的比容量。本發明首次提供了 In摻雜的SnO2納米材料的製備方法，其操作簡便、成本低、純度高、性能優異，可以大量合成。
圖I是本發明製得的In摻雜SnO2納米材料的掃描電鏡圖。圖2是本發明製得的In摻雜SnO2納米材料的XRD分析。圖3是本發明製得的In摻雜的SnO2納米材料應用在鋰離子電池中的循環性能測試。
具體實施例方式實施例I·
一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法，是用簡易的水熱方法合成出In摻雜SnO2納米材料。將O. 09mmol 的 K2SnO3 · 3H20 和 O. 03mmol 的 In(NO3)3 · 4. 5H20 溶於 30ml 去離子水；再加入O. 75g的草酸，攪拌混合30分鐘，然後在200°C進行水熱反應12小時；反應結束後，自然冷卻至室溫，過濾，洗滌，乾燥即得所述的In摻雜SnO2納米材料。一種如上所述的製備方法製得的In摻雜SnO2納米材料應用於鋰電池。鋰電池組裝按質量比In摻雜的SnO2納米材料聚四氟乙烯乙炔黑=70 20 10混合研磨後均勻地塗在O. 25 cm2的銅片上做正極，參比電極和對電極為金屬鋰，電解質是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/EMC=l/l/lv/v/v)溶液；所有組裝均在手套箱裡進行。實施例2
一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法，是用簡易的水熱方法合成出In摻雜SnO2納米材料。將O. 09mmol 的 K2SnO3 · 3H20 和 O. 09mmol 的 In(NO3)3 · 4. 5H20 溶於 30ml 去離子水；再加入I. 28g的草酸，攪拌混合30分鐘，然後在200°C進行水熱反應12小時；反應結束後，自然冷卻至室溫，過濾，洗滌，乾燥即得所述的In摻雜SnO2納米材料。一種如上所述的製備方法製得的In摻雜SnO2納米材料應用於鋰電池。鋰電池組裝按質量比In摻雜的SnO2納米材料聚四氟乙烯乙炔黑=70 20 10混合研磨後均勻地塗在O. 25 cm2的銅片上做正極，參比電極和對電極為金屬鋰，電解質是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/EMC=l/l/lv/v/v)溶液；所有組裝均在手套箱裡進行。實施例3
一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法，是用簡易的水熱方法合成出In摻雜SnO2納米材料。將O. 18mmol 的 K2SnO3 · 3H20 和 O. OfimmoI 的 In(NO3)3 · 4. 5H20 溶於 60ml 去離子水；再加入3. 75g的草酸，攪拌混合30分鐘，然後在200°C進行水熱反應24小時；反應結束後，自然冷卻至室溫，過濾，洗滌，乾燥即得所述的In摻雜SnO2納米材料。一種如上所述的製備方法製得的In摻雜SnO2納米材料應用於鋰電池。鋰電池組裝按質量比In摻雜的SnO2納米材料聚四氟乙烯乙炔黑=70 20 10混合研磨後均勻地塗在O. 25 cm2的銅片上做正極，參比電極和對電極為金屬鋰，電解質是IM LiClO4的EC+DEC+EMC (EC/DEC/EMC=l/l/lv/v/v)溶液；所有組裝均在手套箱裡進行。
圖I是本發明製得的In摻雜SnO2納米材料的掃描電鏡圖。圖2是本發明製得的In摻雜SnO2納米材料的XRD分析。圖3是本發明製得的In摻雜的SnO2納米材料應用在鋰離子電池中的循環性能測試。測試結果表明，In摻雜的SnO2納米材料在電流密度為O. 5A/g循環充放20圈後容量仍可保持約570mAh/g。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。·
權利要求
1.一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法，其特徵在於用簡易的水熱方法合成出In摻雜SnO2納米材料。
2.根據權利要求I所述的In摻雜SnO2納米材料的製備方法，其特徵在於將.0. 09-0. 18mmol 的 K2SnO3 3H20 和 0. 03-0. 09mmol 的 In (NO3) 3 4. 5H20 溶於 30_60ml 去離子水；再加入0. 75-3. 75g的草酸，攪拌混合30分鐘，然後在200°C進行水熱反應12小時；反應結束後，自然冷卻至室溫，過濾，洗滌，乾燥即得所述的In摻雜SnO2納米材料。
3.—種如權利要求I所述的製備方法製得的In摻雜SnO2納米材料的應用，其特徵在於In摻雜SnO2納米材料應用於鋰電池。
4.根據權利要求3所述的In摻雜SnO2納米材料的應用，其特徵在於鋰電池組裝按質量比In摻雜的SnO2納米材料聚四氟乙烯乙炔黑=70 20 10混合研磨後均勻地塗在.0. 25 cm2的銅片上做正極，參比電極和對電極為金屬鋰，電解質是IM LiClO4的EC+DEC+EMC溶液；所述的EC+DEC+EMC溶液中EC、DEC、EMC的體積比為1:1:1 ;所有組裝均在手套箱裡進行。
全文摘要
本發明公開了一種In摻雜SnO2納米材料的製備方法及其在鋰電池中的應用，用簡易的水熱方法合成出In摻雜SnO2納米材料。用此In摻雜的SnO2納米材料應用在鋰離子電池中表現出較好的循環性能及較高的比容量。本發明首次提供了In摻雜的SnO2納米材料的製備方法，其操作簡便、成本低、純度高、性能優異，可以大量合成。
文檔編號H01M10/0525GK102790207SQ20121029274
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者王亞, 費海龍, 魏明燈 申請人:福州大學