(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111511912.1 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 东莞市达瑞电子股份有限公司 地址 523000 广东省东莞 市洪梅镇洪金路 48号 (72)发明人 胡树　李健　李清平　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 俱玉云 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/60(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种锂离子电池用改性气 凝胶/锡基复合负 极材料的制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种锂离子电池用改性气凝 胶/锡基复合负极材料的制备方法， 用于解决现 有锡系锂离子电池负极材料中的锡在嵌锂后自 身体积膨胀较大， 锂的反复脱嵌会导致锡的逐渐 粉化， 造成与集流体的电接触变差， 导致锂离子 电池循环寿命缩短的技术问题。 本发 明在正硅酸 乙酯为硅源通过溶胶 ‑凝胶法制备制备改性气凝 胶的基础上， 采用水热合成法制备了改性气凝 胶/锡基复合负极材料。 通过该方法获得的锂离 子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料不仅具 有高的比容量和可逆容量， 并且循环 性能获得大 幅提高。 其中， 改性气凝胶的与金属锡相互结合 更好地解决金属锡电池嵌锂后自身体积膨胀大， 锂的反复脱嵌会导致锡的逐渐粉化的技术问题， 有效延长了锂离子电池的使用寿命， 具有广阔的 应用前景。 权利要求书1页 说明书9页 附图1页 CN 114203997 A 2022.03.18 CN 114203997 A 1.一种锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 按照摩尔比正硅酸乙酯： 乙二醇： 去离子水＝1： 2～4： 3～8的比例将原料充分混合 搅拌均匀， 然后依次加入正硅酸乙酯质量分数为0.2％～1.0％的分散剂以及正硅酸乙酯质 量分数为0.2％～ 2.0％的补强剂， 充分搅拌混合均匀， 制得凝胶前驱液； S2、 采用1.0mol/L盐酸调节凝胶前驱液的pH值至2～4， 搅拌后加入1.2mol/L氨水调节 凝胶前驱液的pH值至7～8， 室温25℃下静置 3～6h， 得到凝胶； S3、 将凝胶缓慢从室温25℃加热至40～60℃， 加热过程 中向凝胶中分多次补加洗涤液I 并导出从凝胶中置换出来的含水分和杂质的洗涤液， 反复上述补加和导出步骤， 直至凝胶 中水分和杂质充分置换 出来； 然后分多次补加洗涤液II并导出从凝胶中置换出来的洗涤液I， 直至凝胶中洗涤液I完 全置换出来； 继续分多次补加洗涤液III并导出从凝胶中置换出来的洗涤液II， 直至凝胶中洗涤液 II完全置换 出来； 将正硅酸乙酯质量分数为0.2％～ 1.0％的表面活性剂溶解在正庚烷中， 然后加入到凝 胶中， 静置4～6h， 即完成凝胶老化、 洗涤和表 面处理， 在烘箱中以40～80℃进行分段升温干 燥加热， 干燥18～ 24h后进行碾磨， 得到改性气凝胶； S4、 将等摩尔比的SnCl2.2H2O和改性气凝胶粉体加入到100ml无水乙醇中， 充分磁力搅 拌， 得到A溶 液； 配置0.3mol/L的NaBH4乙醇溶液， 加入1mol/L的NaoH溶液调节PH值到12～13， 充分磁力 搅拌， 得到B溶 液； S5、 向A溶液中缓慢滴加B溶液， 边滴加边搅拌， 直至无气泡产生， 将A溶液与B溶液的混 合液放置 于160～200℃烘箱中， 反应18～3 0h， 然后取 出自然冷却； S6、 将反应后的A溶液与B溶液的混合液进行离心分离， 得到沉淀物， 依次使用去离子水 和无水乙醇洗涤沉淀物若干次， 然后在80℃和真空度 133Pa的环境下干燥24h， 得到锂离子 电池用改性气凝胶/锡基复合负极材 料。 2.根据权利要求1所述的锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方法， 其 特征在于， 所述分散剂包括甲酰胺、 二甲基甲酰胺、 乙酰胺中的一种或多种。 3.根据权利要求1所述的锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方法， 其 特征在于， 所述补强剂包括聚乙烯醇缩丁醛或聚乙烯醇缩丁醛和二氧化 钛的混合物。 4.根据权利要求1所述的锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方法， 其 特征在于， 所述洗涤液I包括1,3 ‑丙二醇、 1,2 ‑乙二醇中的一种或多种； 所述洗涤液I I包括1‑辛醇、 2‑辛醇、 1‑丙醇、 异丙醇、 正 丁醇、 甲醇中的一种或多种； 所述洗涤液I II包括正己烷、 戊烷、 正 辛烷、 正庚烷、 乙醇、 2 ‑丙醇中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方法， 其 特征在于， 所述表面活性剂包括三甲基烷氧基硅烷、 六甲基二硅氧烷、 六甲基二硅氮烷、 三 甲基氰基硅烷中的一种。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114203997 A 2一种锂离 子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备 方法 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池电芯材料技术领域， 尤其涉及一种锂离子电池用改性气凝 胶/锡基复合负极材 料的制备 方法。 背景技术 [0002]锂离子电池作为新兴电源， 相对于铅酸电池、 镍镉电池、 镍氢电池等二次电池， 具 有能量密度高、 循环寿命长、 开路电压高、 自放电低、 无记忆效应等众多优点， 自问世以来， 占据了消费电子产品电池的绝大部分 市场。 [0003]目前市场上的电池商业化石墨负极的理论比容量为372mAh/g， 金属锡的理论比容 量为990mAh/g， 且其操作电位高， 不存在共嵌入的问题， 因此， 锡基负极材料受到了人们的 重视。 但由于锡在嵌锂后自身体积膨胀较大， 锂的反复脱嵌会导致锡的逐渐粉化， 造成与集 流体的电接触 变差， 导致锂离子电池循环寿命 缩短的技 术问题。 [0004]为改善锡基负极材料的电化学性能， 主要研究集中在材料纳 米化、 合金化、 包覆处 理、 介孔或微孔镶嵌锡或锡合金等方面， 目的在于抑制其体积膨胀和粉化， 改善活性相的导 电性， 最终提高锡基负极材 料的电化学活性和稳定性。 [0005]因此， 为了利用金属S n高容量的优点， 同时解决体积膨胀问题， 寻找一种锂离子电 池Sn基合金负极材 料的制备 方法成为本领域 技术人员所研究的重要课题。 发明内容 [0006]本发明实施例公开了一种锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方 法， 用于解决现有锡系锂离子电池负极材料中的锡在嵌锂后自身体积膨胀较大， 锂的反复 脱嵌会导致锡的逐渐粉化， 造成与集流体的电接触变差， 导致锂离子电池循环寿命缩短的 技术问题。 [0007]本发明实施例提供了一种锂离子电池用改性气凝胶/锡基复合负极材料的制备方 法， 包括以下步骤： [0008]S1、 按照摩尔比正硅酸乙酯： 乙二醇： 去离子水＝1： 2～4： 3～8的比例将原料充分 混合搅拌均匀， 然后依次加入正硅酸乙酯质量分数为0.2％～1.0％的分散剂以及正硅酸乙 酯质量分数为0.2％～ 2.0％的补强剂， 充分搅拌混合均匀， 制得凝胶前驱液； [0009]S2、 采用1.0mol/L盐酸调节凝胶前驱液的pH值至2～4， 搅拌后加入1.2mol/L氨水 调节凝胶前驱液的pH值至7～8， 室温25℃下静置 3～6h， 得到凝胶； [0010]S3、 将凝胶缓慢从室温25℃加 热至40～60℃， 加热过程中向凝胶中分多次补加洗 涤液I并导出从凝胶中置换出来的含水分和杂质的洗涤液， 反 复上述补加和导出步骤， 直至 凝胶中水分和杂质充分置换 出来； [0011]然后分多次补加洗涤液II并导出从凝胶中置换出来的洗涤液I， 直至凝胶中洗涤 液I完全置换 出来；说　明　书 1/9 页 3 CN 114203997 A 3