一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料及其制备方法

1.本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料及其制备方法。


背景技术：

2.在过去的几年里，锂离子电池因其寿命长、能量密度高而被广泛应用于我们的汽车、手机和笔记本电脑中。目前，石墨作为一种主要的商业化负极，已经达到了极限，仍然无法满足锂离子电池市场发展的预期。因此，探索具有更高容量和能量密度的潜在负极以取代石墨变得非常紧迫。sno2基负极材料由于其更高的容量、环境友好和价格低廉而显示出巨大的潜力。然而，锂插入和释放过程中的巨大体积变化导致容量迅速减少，这仍然是其作为锂离子电池负极商业化的巨大障碍。
3.针对上述问题，科学家们提出了三种解决方案。减小颗粒尺寸是一种有效的方式。较小的颗粒尺寸有助于减少锂插入和释放过程中的体积变化并缩短锂离子扩散距离。将sno2与氮掺杂碳集成是另一种有效的方式，其可以进一步显著地抑制锂插入和释放过程中的体积变化并加速锂离子和电子转移速度。引入适量的sn单质也是抑制锂插入与释放过程中体积变化并提高循环稳定性的有效方式。这可以通过sno2的两阶段电化学反应机制来解释：转化反应（sno2转化为sn并形成li2o）和sn的合金化反应。在转化反应阶段，引入的sn可以作为体积变化的缓冲液；在合金化反应阶段，在第一阶段形成的li2o也可以缓解体积变化并保护活性材料不聚集。显然，将上述三种方式结合起来，换句话说，构建sno2/sn纳米颗粒和氮掺杂碳的复合材料可以解决体积变化的问题，并实现较长的循环寿命。然而，目前sno2/sn纳米颗粒/氮掺杂碳复合材料的合成方法过于复杂和不可控、成本较高，不利于程序化生产；现有技术所得产品循环寿命短，倍率性能稍差。为此我们提出一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料及其制备方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料及其制备方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠溶于去离子水中，室温搅拌条件下加入五水合四氯化锡，对得到的溶液水浴加热得到凝胶；步骤二、将步骤一得到的凝胶经液氮冷却后冷冻干燥，干燥后的样品与尿素研磨混合后在氩气气氛中煅烧；步骤三、将步骤二所得产物用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中干燥，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
6.进一步的，所述步骤一中，具体操作为：称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g-3.5g氯
化钠，溶于30ml-120ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.25g
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1.25g五水合四氯化锡，在40℃-100℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶；所述步骤二中，将步骤一得到的凝胶经液氮冷却后冷冻干燥20h-100h，干燥后的样品与0.1g-0.8g尿素研磨0.5h-4h后，在氩气气氛中550℃-750℃煅烧0.5h-4.5h；所述步骤三中，水洗后的样品在40℃-100℃的烘箱中干燥4h-60h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
7.进一步的，所述步骤一中，聚乙烯吡咯烷酮与五水合四氯化锡质量比为1：0.4-2.4。
8.进一步的，所述步骤一中，将五水合四氯化锡替换为二水合氯化亚锡。
9.一种超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
10.一种锂离子电池，其中含有超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
11.一种锂离子电池的制备方法，包括：将超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与20％的导电剂混合，再与含10％的粘结剂的n-甲基吡咯烷酮溶液混合，搅拌均匀后涂在铜箔上，放入真空烘箱中80℃烘干；用直径为12mm的切片机切出电极片，放入真空烘箱中80℃干燥6h-36h；转移到充满氩气的手套箱中，以金属锂片为对电极，聚丙烯多孔膜为隔膜，1mol/l六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合溶液为电解液，组装成扣式电池。
12.进一步的，所述超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与粘结剂的质量比为7：1，碳包覆的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与导电剂的质量比为7：2。
13.进一步的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为导电碳黑。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过水浴搅拌、冷冻干燥、煅烧和水洗步骤实现，整个过程简单可控、耗时较短，且成本低廉，适合程序化生产；2、采用该方法合成的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料，作为锂离子电池负极材料，其表现出了较长的循环寿命和优异的倍率性能，这对推动锡基氧化物的合成和在锂离子电池中的应用及发展具有非常重要的意义。
附图说明
15.图1是本发明实施例提供的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法流程图。
16.图2是本发明实施例提供的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料和超小二氧化锡/氧化亚锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的xrd及超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的拉曼图谱。图中：(a)为xrd图；(b)为拉曼图。
17.图3是本发明实施例提供的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的xps图谱。图中：(a)为c 1s区域的图谱；(b)为 sn 3d区域的图谱；(c)为 o 1s区域的图谱；(d)为n 1s区域的图谱。
18.图4是本发明实施例提供的超小二氧化锡/氧化亚锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的sem图和元素分布图。图中：(a)和(b)为不同放大倍数下的sem图；(c)为元素分
布图原图；(d)、(e)、(f)和(g)分别为c、sn、o和n的元素分布图。
19.图5是本发明实施例提供的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的sem图和元素分布图。图中：(a)和(b)为不同放大倍数下的sem图；(c)为元素分布图原图；(d)、(e)、(f)和(g)分别为c、sn、o和n的元素分布图。
20.图6是本发明实施例提供的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的tem、粒径统计图和hrtem图。图中：(a)和(b)为不同放大倍数下的tem图；(c)为粒径统计图；(d)为hrtem图。
21.图7是本发明实施例提供的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料和超小二氧化锡/氧化亚锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的电化学性能图。图中：(a)为cv曲线；(b)为电压曲线；(c)为组装成锂离子电池以0.1 a/g电流密度，在3v-0.01v的电压范围的循环性能及库伦效率图；(d)为不同电流密度下的倍率性能图；(e)为0.1 a/g电流密度活化5圈后1.0 a/g电流密度下的循环性能及库伦效率图。
22.图8是本发明实施例提供的合成过程中五水合四氯化锡加入量为0.25g时产物的xrd图。
23.图9是本发明实施例提供的合成过程中尿素加入量为0.4g时产物的xrd图。
实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
26.本发明一个实施例提供的一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠溶于去离子水中，室温搅拌条件下加入五水合四氯化锡，对得到的溶液水浴加热得到凝胶；步骤二、将步骤一得到的凝胶经液氮冷却后冷冻干燥，干燥后的样品与尿素研磨混合后在氩气气氛中煅烧；步骤三、将步骤二所得产物用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中干燥，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
27.所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量为0.6g；所述氯化钠加入量为0.5g-3.5g；所述去离子水的加入量为30ml-120ml；所述五水合四氯化锡的加入量为0.25g
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1.25g；所述水浴温度为40℃-100℃；所述冷冻干燥条件包括：干燥时间为20h-100h；所述尿素加入量为0.1g-0.8g，研磨时间为0.5h-4h；所述煅烧条件包括：煅烧温度为550℃-750℃，煅烧时间为0.5h-4.5h；所述聚乙烯吡咯烷酮与五水合四氯化锡质量比为1：0.4-2.4；所述水洗后的样品干燥条件包括：干燥温度为40℃-100℃，时间为4h-60h。
28.作为本发明的一种优选实施例，超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料为锂离子电池负极材料。
29.作为本发明的一种优选实施例，将二水合氯化亚锡代替五水合四氯化锡，其他条件相同，也可制得超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
30.本发明一个实施例提供的一种超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
31.本发明一个实施例提供的一种锂离子电池，其中含有超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
32.本发明一个实施例提供的一种锂离子电池的制备方法，包括：将超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与20％的导电剂混合，再与含10％的粘结剂的n-甲基吡咯烷酮溶液混合，搅拌均匀后涂在铜箔上，放入真空烘箱中80℃烘干；用直径为12mm的切片机切出电极片，放入真空烘箱中80℃干燥6h-36h；转移到充满氩气的手套箱中，以金属锂片为对电极，聚丙烯多孔膜为隔膜，1mol/l六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合溶液为电解液，组装成扣式电池。
33.作为本发明的一种优选实施例，所述超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与粘结剂的质量比为7：1，碳包覆的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与导电剂的质量比为7：2。
34.作为本发明的一种优选实施例，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为导电碳黑。
35.下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例
36.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
37.实施效果：将本实施例制得的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料组装成电池进行充放电测试。图7c是组装成锂离子电池以0.1 a/g的电流密度，在3～0.01v的电压范围的循环性能图。可以看出其首次放电容量为1610 mah/g，首次可逆容量为926mah/g，首圈库伦效率为58％，循环稳定性较好。图7d是不同电流密度下的倍率性能，在2.0 a/g的电流密度下，仍有244mah/g的容量，倍率性能很好。图7e是1.0 a/g的电流密度下的循环性能图，可以看出其在大电流密度下仍然表现出了较长的循环寿命。
实施例
38.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/氧化亚锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复
合负极材料，如图2a所示。
39.实施效果：将本实施例制得的超小二氧化锡/氧化亚锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料组装成电池进行充放电测试，以0.1 a/g的电流密度对其进行充放电测试，其首次放电容量为1247mah/g，充电容量为720mah/g，首次充放电库仑效率为58％，循环100圈后保持放电容量为460mah/g，如图7c所示。
实施例
40.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
41.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和2.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
42.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于30ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
43.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于120ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
44.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.25g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/氧化亚锡/锡
纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料，如图8所示。
实施例
45.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入1.0g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
46.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在60℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
47.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在80℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
48.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥24h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
49.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥72h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
50.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下
加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.1g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
51.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.4g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料，如图9所示。
实施例
52.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨2 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
53.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中550℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
54.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中750℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥12h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
实施例
55.称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和1.0g氯化钠，溶于60ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.5g五水合四氯化锡，在70℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶，经液氮冷却后冷冻干燥48h，干燥后的样品与0.2g尿素研磨1 h后，在氩气气氛中650℃煅烧2h，所得产品用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中70℃干燥24h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。
56.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些均不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

技术特征：
1.一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠溶于去离子水中，室温搅拌条件下加入五水合四氯化锡，对得到的溶液水浴加热得到凝胶；步骤二、将步骤一得到的凝胶经液氮冷却后冷冻干燥，干燥后的样品与尿素研磨混合后在氩气气氛中煅烧；步骤三、将步骤二所得产物用去离子水洗涤抽滤，水洗后的样品在烘箱中干燥，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。2.根据权利要求1所述的含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，具体操作为：称取0.6g聚乙烯吡咯烷酮和0.5g-3.5g氯化钠，溶于30ml-120ml去离子水中，室温搅拌条件下加入0.25g
ꢀ‑
1.25g五水合四氯化锡，在40℃-100℃水浴加热至溶液体积为25ml得到凝胶；所述步骤二中，将步骤一得到的凝胶经液氮冷却后冷冻干燥20h-100h，干燥后的样品与0.1g-0.8g尿素研磨0.5h-4h后，在氩气气氛中550℃-750℃煅烧0.5h-4.5h；所述步骤三中，水洗后的样品在40℃-100℃的烘箱中干燥4h-60h，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。3.根据权利要求2所述的含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚乙烯吡咯烷酮与五水合四氯化锡质量比为1：0.4-2.4。4.根据权利要求3所述的含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，将五水合四氯化锡替换为二水合氯化亚锡。5.一种超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的制备方法制得。6.一种锂离子电池，其中含有权利要求5所述的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。7.一种根据权利要求6所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括：将超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与20％的导电剂混合，再与含10％的粘结剂的n-甲基吡咯烷酮溶液混合，搅拌均匀后涂在铜箔上，放入真空烘箱中80℃烘干；用直径为12mm的切片机切出电极片，放入真空烘箱中80℃干燥6h-36h；转移到充满氩气的手套箱中，以金属锂片为对电极，聚丙烯多孔膜为隔膜，1mol/l六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合溶液为电解液，组装成扣式电池。8.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与粘结剂的质量比为7：1，碳包覆的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料与导电剂的质量比为7：2。9.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为导电碳黑。

技术总结
本发明适用于锂离子电池技术领域，提供了一种含锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠溶于去离子水中，完全溶解后，加入五水合四氯化锡，对得到的溶液水浴加热得到凝胶；凝胶经液氮冷却后冷冻干燥，干燥后的样品与尿素研磨混合后在惰性气氛中煅烧；最后用去离子水洗涤抽滤，得到超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料。本发明提供的制备方法制得的超小二氧化锡/锡纳米颗粒与氮掺杂碳复合负极材料具有较长的循环寿命和优异的倍率性能，合成方法简单可控、成本低廉，有望成为一种规模化使用的高性能负极材料。料。料。


技术研发人员：张纯燕 兰青 张丹
受保护的技术使用者：南阳师范学院
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/9