一种锂离子电池及其负极复合材料和制备方法
【专利说明】-种裡离子电池及其负极复合材料和制备方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于裡电池电极技术领域，具体设及一种裡离子电池及其负极复合材料和 制备方法。 【【背景技术】】
[0002] 裡离子电池 W其比能量大、工作电压高、自放电率小、体积小、重量轻等优势早已 占据3C领域大部分市场。目前商业化的裡离子电池负极材料主要为石墨，但理论容量仅为 372mAh . g-1，已逐渐不能满足市场对高能量密度的需求。与传统石墨负极相比，娃具有超 高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的嵌脱裡电位(<0.5V)，且娃的电压平台略高于石墨， 在充电时难W引起表面析裡，安全性能更好。但是，娃作为裡离子电池负极材料时缺点也非 常明显。首先，娃是半导体材料，自身的电导率较低;其次，在电化学循环过程中，裡离子的 嵌入和脱出会使娃基材料体积发生300% W上的膨胀与收缩，由此产生的机械作用力会使 娃基材料逐渐粉化，造成结构巧塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离，丧失电接触，进 而使得裡离子电池的循环性能大大降低。目前主要通过将娃颗粒纳米化然后进行碳包覆的 方法来提高娃基负极材料的循环性能，然而，制备出的娃碳复合负极材料循环性能仍然不 能达到产业化应用的要求。
[0003] 娃和氧化娃的混合物由于氧化娃可W缓和娃充放电时体积变化所产生的应力，所 W与娃相比，循环性能更加优异。然而，由于娃和氧化娃的混合物缺乏导电性，对于电池而 言，在高电流密度下放电容量显著降低。因此，需要设计出一种新型的复合材料，使其同时 满足高循环性能和高倍率性能，才能使得娃基复合负极材料的应用取得大的突破。 【
【发明内容】
】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种比容量 高、库伦效率高、循环性能好、倍率性能佳的裡离子电池及其负极复合材料和制备方法。
[0005] 本发明采用W下技术方案：
[0006] -种裡离子电池负极复合材料，包括氧化娃负载的石墨締、纳米娃、无定形碳，W 及石墨，纳米娃、氧化娃负载的石墨締、石墨和无定形碳的质量比为1: (0.1~2): (5~50): (0.5 ~5)。
[0007] 进一步地，纳米娃尺寸为10~200nm。
[000引进一步地，氧化娃负载的石墨締由正娃酸乙醋水解后原位负载到氧化石墨締上获 得。
[0009] 进一步地，无定型碳主要是有机碳源经过高溫热解后得到。
[0010] -种裡离子电池负极复合材料的制备方法，包括W下步骤：
[0011] 1)将纳米娃、氧化娃负载的石墨締分散在溶剂中，经过超声、揽拌，待混合均匀后 除去溶剂，然后在氮气和/或氣气环境下W2~10°C/min的升溫速度升到600°C~1000°C后 保持0.5~24h，得到纳米娃/氧化娃负载的石墨締复合物；
[0012] 2)将步骤1)得到的复合物与石墨，有机碳源分散在溶剂中，再次经过超声、揽拌， 待混合均匀后除去溶剂，然后在氮气和/或氣气环境下W2~10°C/min的升溫速度升到600 °C~1000°C后保持0.5~2地，得到氧化娃/石墨締基娃碳复合材料。
[001 ；3 ] 进一步地，溶剂包括水、乙醇、甲醇、乙二醇、N-甲基化咯烧酬、NN-二甲基甲酯胺中 的一种或多种。
[0014] 进一步地，除去溶剂的方式为加热揽拌蒸干、喷雾干燥、旋转蒸发中的一种。
[0015] 进一步地，步骤2中的有机碳源包括酪醒树脂、密胺树脂、环氧树脂、过氯乙締、渐 青中的一种或多种，复合物与石墨，有机碳源的重量比为1: (5~150) :(0.55~15)。
[0016] -种裡离子电池，包括正极和负极，负极包括负极复合材料。
[0017] 进一步地，复合材料与粘结剂、导电剂、分散剂调成浆料、涂敷在铜锥上，并经真空 干燥，漉压，制备成负极片;正极采用金属裡片，分散剂为体积比为1:3的水和乙醇。
[0018] 与现有技术相比，本发明至少具有W下有益效果:本发明的制备方法简单易行，生 产出的复合材料作为裡离子电池负极使用时具有高的比容量和库伦效率;生产出的复合材 料作为裡离子电池负极使用时具有良好的循环表现和倍率性能。 【【具体实施方式】】
[0019] 本发明提供了一种裡离子电池负极复合材料主要由纳米娃、氧化娃负载的石墨 締、石墨和无定型碳组成。其中，纳米娃尺寸为10~200皿，纳米娃、氧化娃负载的石墨締、石 墨和无定形碳的质量比为1: (0.1~2): (5~50): (0.5~5)。氧化娃负载的石墨締由正娃酸 乙醋水解后原位负载到氧化石墨締上获得，无定型碳主要是有机碳源经过高溫热解后得 到。
[0020] 氧化娃负载的石墨締的加入对电极活性材料有两方面的有益作用。首先，纳米娃 与氧化娃负载的石墨締在高溫下形成的复合物一纳米娃/氧化娃负载的石墨締复合物能有 效的缓解纳米娃充放电过程中材料的体积膨胀问题，从而增加材料的循环性能。其次，石墨 締优异的导电性能增加了裡离子电池负极复合材料的导电性，减小了材料的极化现象，并 且降低了电池的内阻，使得裡离子电池具有良好的倍率性能。
[0021] 本发明提供了一种裡离子电池负极复合材料的制备方法，包括W下步骤：
[0022] 1)将纳米娃、氧化娃负载的石墨締分散在第一溶剂中，经过超声、揽拌，待混合均 匀后除去溶剂，然后在氮气或氣气环境下W2~10°C/min的升溫速度升到600°C~1000°C后 保持0.5~24h，得到纳米娃/氧化娃负载的石墨締复合物；
[0023] 2)将步骤1)得到的复合物与石墨、有机碳源分散在第二溶剂中，再次经过超声、揽 拌，待混合均匀后除去溶剂，然后在氮气或氣气环境下W2~10°C/min的升溫速度升到600 °C~1000°C后保持0.5~2地，得到氧化娃/石墨締基娃碳复合材料。
[0024] 其中，第一溶剂和第二溶剂分别包括水、乙醇、甲醇、乙二醇、N-甲基化咯烧酬、順-二甲基甲酯胺中的一种或多种。除去溶剂的方式为加热揽拌蒸干、喷雾干燥、旋转蒸发中的 一种。
[0025] 步骤2中的有机碳源包括酪醒树脂、密胺树脂、环氧树脂、过氯乙締、渐青中的一种 或多种，复合物与石墨，有机碳源的重量比为1: (5~150): (0.55~15)。
[0026] 为了进一步说明本发明，W下结合实施例对本发明提供的裡离子电容器负极复合 材料及其制备方法进行详细描述，但不能将他们理解为对本发明保护范围的限定。
[0027] 实施例1
[0028] 1)将1重量份纳米娃、0.1重量份氧化娃负载的氧化石墨締分散在水中，超声 30min、揽拌，待混合均匀后80°C下加热揽拌将水蒸干，然后在氮气下，W2°C/min的升溫速 度升到600°C后保溫24h，得到纳米娃/氧化娃负载的石墨締复合物；
[0029] 2)将1重量份步骤1)得到的复合物与11重量份石墨，15重量份酪醒树脂分散在乙 醇中，超声30min、揽拌，待混合均匀后80°C下加热揽拌将乙醇蒸干，然后在氮气下，W2°C/ min的升溫速度升到600°C后保溫2地，得到所需的氧化娃/石墨締基娃碳负极复合材料。
[0030] 实施例2
[0031] 1)将1重量份纳米娃、2重量份氧化娃负载的氧化石墨締分散在水中，超声30min、 揽拌，待混合均匀后80°C下加热揽拌将水蒸干，然后在氮气下，WlO°C/min的升溫速度升到 1000°C后保溫2地，得到纳米娃/氧化娃负载的石墨締复合物；
[0032] 2)将1重量份步骤1)得到的复合物与150重量份石墨，0.55重量份密胺树脂分散在 乙醇中，超声30min、揽拌，待混合均匀后80°C下加热揽拌将乙醇蒸干，然后