本发明涉及锂离子电池制备技术领域，具体是一种高安全性能的锂离子电池负极材料及其制备方法。
背景技术：
随着各种便携式电子设备及电动汽车的广泛应用和快速发展，人们对各类电产品电源的需求和性能要求也越来越高，锂离子二次电池以其高功率特性等优越的综合性能在近十年来成功并广泛应用于移动电子终端设备领域。
目前锂离子电池的负极材料采用石墨，而为了提高电池容量，或是改善电池的低温性能，都在对石墨负极材料的改性研究做着各种研究或尝试，如采用包覆石墨法、石墨扩层等，虽然这些工艺能有某些方面提高负极材料性能，但总的来说，由于其工艺流程复杂、难控制、需使用包括催化剂在内的各类物质，成本很高，无法适应生产，从而不能完全转化为实际生产。
电池的安全稳定性主要是由于锂离子电池的热失控造成电池短路引起电池着火、爆炸造成的。目前提高电池的安全性主要是通过以下几个方面：优化电解液配方，采用陶瓷隔膜、提供安全性的锂离子正负极材料；但这些方法对提高电池的安全性能有限。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐高温、绝缘性能好的高安全性能的锂离子电池负极材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：沥青2-10份、硅粉5-30份、石墨60-80份、偏铝酸锂10-20份、沥青2-10份、LA132粘结剂1-2份、CMC粘结剂0.5-1份、导电剂0.1-0.2份。
作为本发明进一步的方案：所述高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：硅粉10-25份、石墨65-75份、偏铝酸锂12-18份、沥青4-8份、LA132粘结剂1.2-1.8份、CMC粘结剂0.6-0.8份、导电剂0.12-0.18份。
作为本发明进一步的方案：所述高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：硅粉20份、石墨70份、偏铝酸锂15份、沥青6份、LA132 粘结剂1.5份、CMC粘结剂0.7份、导电剂0.15份。
作为本发明进一步的方案：所述硅粉的粒度为50-500nm。
作为本发明进一步的方案：所述石墨的粒度为7-22um。
所述高安全性能的锂离子电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将硅粉和石墨进行机械球磨2-8h后混合，机械球磨混合的转速为1000-4000rpm，并在真空条件下进行干燥10-15h，烘干温度为50-180℃；
(3)将沥青溶解于溶剂中，溶解温度为40-190℃，搅拌频率为10-40Hz，搅拌时间为4-8h；
(4)将步骤(2)得到的硅粉与石墨的混合物冷却后加入到步骤(3)的溶液中进行包覆，包覆温度为40-190℃，搅拌频率为10-40Hz，包覆时间为4-8h；
(5)抽滤除去溶剂并真空干燥5-18h，然后在惰性气体的保护下，以1-5℃/min的升温速度升温到420-650℃，恒温3-8h，然后以2.5-4℃/min的升温速度升温到950-1150℃，恒温5-8h，最后自然冷却至常温得到负极极片；
(6)将偏铝酸锂、LA132粘结剂、CMC粘结剂和导电剂进行混合，与二次蒸馏水配置成浓度为1-30％的偏铝酸锂浆料；
(7)将上述浆料采用超声喷涂法在步骤(5)得到的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为1-10μm；
(8)将上述表面涂覆后的负极极片在温度为50-70℃条件下，烘烤0.5-2h，干燥得到成品。
作为本发明进一步的方案：所述溶剂是甲苯、喹啉、四氯化碳、石油醚、溶剂汽油、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和乙酸乙酯中的一种或两种以上。
作为本发明再进一步的方案：所述惰性气体是氮气、氩气、氦气、氖气和氙气中的一种或两种以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用的纳米硅具有比表面积大、离子扩散路径短、蠕动性强以及塑性高等特点，能够一定程度上抑制合金类材料的体积效应，并且提高其电化学性能采用对进行机械球磨混合这种对石墨表面的改进工艺，不仅可以大幅提高材料的首次库伦效率，延长电极的循环寿命，还能够缩短锂离子在石墨层中的扩散路径， 改善电极材料的高倍率性能；提高了锂离子电池的传导速率，降低了锂离子电池析锂产生的枝晶刺破隔膜的机率，降低电池短路机率，提高电池的安全性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：沥青2份、粒度为50nm的硅粉5份、粒度为7um的石墨60份、偏铝酸锂10份、沥青2份、LA132粘结剂1份、CMC粘结剂0.5份、导电剂0.1份。
所述高安全性能的锂离子电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将硅粉和石墨进行机械球磨2h后混合，机械球磨混合的转速为1000rpm，并在真空条件下进行干燥10h，烘干温度为50℃；
(3)将沥青溶解于甲苯中，溶解温度为40℃，搅拌频率为10Hz，搅拌时间为4h；
(4)将步骤(2)得到的硅粉与石墨的混合物冷却后加入到步骤(3)的溶液中进行包覆，包覆温度为40℃，搅拌频率为10Hz，包覆时间为4h；
(5)抽滤除去甲苯并真空干燥5h，然后在氮气的保护下，以1℃/min的升温速度升温到420℃，恒温3h，然后以2.5℃/min的升温速度升温到950℃，恒温5h，最后自然冷却至常温得到负极极片；
(6)将偏铝酸锂、LA132粘结剂、CMC粘结剂和导电剂进行混合，与二次蒸馏水配置成浓度为2％的偏铝酸锂浆料；
(7)将上述浆料采用超声喷涂法在步骤(5)得到的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为1μm；
(8)将上述表面涂覆后的负极极片在温度为50℃条件下，烘烤0.5h，干燥得到成品。
实施例2
一种高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：粒度为10nm的硅粉10份、粒度为10um的石墨65份、偏铝酸锂12份、沥青4份、LA132粘结剂1.2份、CMC粘结剂0.6份、导电剂0.12份。
所述高安全性能的锂离子电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将硅粉和石墨进行机械球磨3h后混合，机械球磨混合的转速为1500rpm，并在真空条件下进行干燥11h，烘干温度为80℃；
(3)将沥青溶解于喹啉中，溶解温度为100℃，搅拌频率为18Hz，搅拌时间为5h；
(4)将步骤(2)得到的硅粉与石墨的混合物冷却后加入到步骤(3)的溶液中进行包覆，包覆温度为100℃，搅拌频率为18Hz，包覆时间为5h；
(5)抽滤除去喹啉并真空干燥8h，然后在氩气的保护下，以2℃/min的升温速度升温到450℃，恒温4h，然后以3℃/min的升温速度升温到1000℃，恒温5.5h，最后自然冷却至常温得到负极极片；
(6)将偏铝酸锂、LA132粘结剂、CMC粘结剂和导电剂进行混合，与二次蒸馏水配置成浓度为10％的偏铝酸锂浆料；
(7)将上述浆料采用超声喷涂法在步骤(5)得到的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为3μm；
(8)将上述表面涂覆后的负极极片在温度为55℃条件下，烘烤0.8h，干燥得到成品。
实施例3
一种高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：粒度为280nm的硅粉20份、粒度为15m的石墨70份、偏铝酸锂15份、沥青6份、LA132粘结剂1.5份、CMC粘结剂0.7份、导电剂0.15份。
所述高安全性能的锂离子电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将硅粉和石墨进行机械球磨5h后混合，机械球磨混合的转速为2000rpm，并在真空条件下进行干燥13h，烘干温度为120℃；
(3)将沥青溶解于四氯化碳中，溶解温度为100℃，搅拌频率为25Hz，搅拌时间为6h；
(4)将步骤(2)得到的硅粉与石墨的混合物冷却后加入到步骤(3)的溶液中进行包覆，包覆温度为100℃，搅拌频率为25Hz，包覆时间为6h；
(5)抽滤除去四氯化碳并真空干燥12h，然后在氦气的保护下，以3℃/min的升温速度升温到550℃，恒温6h，然后以3.2℃/min的升温速度升温到1050℃，恒温7h，最后自然冷却至常温得到负极极片；
(6)将偏铝酸锂、LA132粘结剂、CMC粘结剂和导电剂进行混合，与二次蒸馏水配置成浓度为15％的偏铝酸锂浆料；
(7)将上述浆料采用超声喷涂法在步骤(5)得到的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为5μm；
(8)将上述表面涂覆后的负极极片在温度为60℃条件下，烘烤1.5h，干燥得到成品。
实施例4
一种高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：粒度为450nm的硅粉25份、粒度为20um的石墨75份、偏铝酸锂18份、沥青8份、LA132粘结剂1.8份、CMC粘结剂0.8份、导电剂0.18份。
所述高安全性能的锂离子电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将硅粉和石墨进行机械球磨7h后混合，机械球磨混合的转速为3500rpm，并在真空条件下进行干燥14h，烘干温度为150℃；
(3)将沥青溶解于石油醚中，溶解温度为150℃，搅拌频率为30Hz，搅拌时间为7h；
(4)将步骤(2)得到的硅粉与石墨的混合物冷却后加入到步骤(3)的溶液中进行包覆，包覆温度为150℃，搅拌频率为30Hz，包覆时间为7h；
(5)抽滤除去石油醚并真空干燥15h，然后在氖气的保护下，以4.5℃/min的升温速度升温到600℃，恒温7h，然后以4.5℃/min的升温速度升温到1100℃，恒温7h，最后自然冷却至常温得到负极极片；
(6)将偏铝酸锂、LA132粘结剂、CMC粘结剂和导电剂进行混合，与二次蒸馏水配置成浓度为25％的偏铝酸锂浆料；
(7)将上述浆料采用超声喷涂法在步骤(5)得到的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为8μm；
(8)将上述表面涂覆后的负极极片在温度为65℃条件下，烘烤1.8h，干燥 得到成品。
实施例5
一种高安全性能的锂离子电池负极材料，按照重量份的原料包括：粒度为500nm的沥青10份、粒度为22um的硅粉30份、石墨80份、偏铝酸锂20份、沥青10份、LA132粘结剂2份、CMC粘结剂1份、导电剂0.2份。
所述高安全性能的锂离子电池负极材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量份称取各原料；
(2)将硅粉和石墨进行机械球磨8h后混合，机械球磨混合的转速为4000rpm，并在真空条件下进行干燥15h，烘干温度为180℃；
(3)将沥青溶解于甲醇中，溶解温度为190℃，搅拌频率为40Hz，搅拌时间为8h；
(4)将步骤(2)得到的硅粉与石墨的混合物冷却后加入到步骤(3)的溶液中进行包覆，包覆温度为190℃，搅拌频率为40Hz，包覆时间为8h；
(5)抽滤除去甲醇并真空干燥18h，然后在氙气的保护下，以5℃/min的升温速度升温到650℃，恒温8h，然后以4℃/min的升温速度升温到1150℃，恒温8h，最后自然冷却至常温得到负极极片；
(6)将偏铝酸锂、LA132粘结剂、CMC粘结剂和导电剂进行混合，与二次蒸馏水配置成浓度为30％的偏铝酸锂浆料；
(7)将上述浆料采用超声喷涂法在步骤(5)得到的负极极片表面涂覆，其涂覆厚度为10μm；
(8)将上述表面涂覆后的负极极片在温度为70℃条件下，烘烤2h，干燥得到成品。
本发明采用的纳米硅具有比表面积大、离子扩散路径短、蠕动性强以及塑性高等特点，能够一定程度上抑制合金类材料的体积效应，并且提高其电化学性能采用对进行机械球磨混合这种对石墨表面的改进工艺，不仅可以大幅提高材料的首次库伦效率，延长电极的循环寿命，还能够缩短锂离子在石墨层中的扩散路径，改善电极材料的高倍率性能；提高了锂离子电池的传导速率，降低了锂离子电池析锂产生的枝晶刺破隔膜的机率，降低电池短路机率，提高电池的安全性能。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施 方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。