锂离子电池负极复合微球的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种锂离子电池负极复合微球，属于锂离子电池技术领域。
【背景技术】
[0002]随着世界经济发展，绿色能源越来越受到重视，锂离子电池以其无污染、安全性高及比能量高等特点而备受青睐。锂离子电池负极是提高电池容量、延长循环寿命周期的关键因素之一。目前锂离子电池负极材料多采用碳材料，碳材料作为锂离子电池负极材料虽然安全可靠、电化学性能优良，但它却不能满足当前人们对锂离子电池提出的大功率、高能量、高循环的新要求。
[0003]作为非碳基负极材料的锡、硅材料，具有非常高的理论比容量。就锡而言，它对锂具有特别高的反应活性，从理论上来讲可以与4.4个锂原子合金化，其质量比容量高达993mAh g — 1。娃的质量比容量更是高达4200mAh g_\而且娃还具有其他的优点，如储量十分丰富，放电平台略高于碳材料，充放电时不产生锂枝晶而保持较高的安全系数。但是，金属锡和硅却存在一个“致命”的缺陷，即在脱嵌锂时伴随有巨大的体积膨胀，锡的体积变化在300 %左右，硅的体积变化高达400 %。体积变化引起的内部应力过大会导致活性材料粉化、剥落，引起电池循环性能变差及电池失效。因此，如何解决锡、硅等负极材料体积变化问题意义重大。
[0004]申请号为201310566652.7的中国发明专利公开了一种石墨硅复合锂离子电池负极材料，以石墨和硅作为负极颗粒，通过造粒自组装成大球形颗粒。这种负极材料在一定程度上抑制了硅的膨胀。但是，这种材料的硅颗粒和石墨颗粒容易冲破最外层的热解碳层，直接与电解液接触，导致电极材料性能恶化。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种锂离子电池负极复合微球，以解决负极颗粒容易膨胀冲破包覆碳层的问题。
[0006]为了实现以上目的，本实用新型的锂离子电池负极复合微球的技术方案如下:
[0007]一种锂离子电池负极复合微球，包括第二包覆碳壳层以及被第二包覆碳壳层包覆的两个以上的负极球核，所述负极球核包括处于中心的负极微球和包覆在负极微球外表面的第一包覆碳壳层。
[0008]所述第一包覆碳壳层和第二包覆碳壳层均为沥青热解碳。
[0009]在第二包覆碳壳层内，每两个负极球核的第一包覆碳壳层的外表面粘结连接。
[0010]每一个负极球核中心的负极微球为I个。
[0011]所述负极微球的直径为4.0?6.0 μ m。
[0012]所述锂离子电池负极复合微球的直径为13.0?23.0 μ m。
[0013]所述第一包覆碳壳层的厚度为0.1?0.5 μ m。
[0014]所述第二包覆碳壳层的厚度为0.5?0.9 μ m。
[0015]所述负极微球为圆球形或椭球形。
[0016]所述负极微球为锡球或硅球。
[0017]本实用新型通过在负极微球外表面包覆一层沥青热解碳，形成负极球核，并在多个负极球核外部再包覆一层沥青热解碳，形成了复合包覆的锂离子电池负极复合微球，负极微球之间存在多层热解碳层，负极微球禁锢于塑性好的碳材料内部，防止负极微球即锡球或硅球团聚，减轻其在嵌脱锂过程中的形变和应力，有效地缓冲锂离子插入过程中较大的体积膨胀，多个负极球核粘接成一体后表面再包覆一层碳层，为负极微球加上了第二道防护，防止在大电流充电时负极微球冲破第一层碳层防护而直接与电解液接触，进一步解决金属球在嵌脱锂时的巨大的体积膨胀和收缩造成电极恶化等问题。而且，多个负极球核粘接成一体被外部的碳包覆层包覆，使负极球核的位置更加稳定，还可以显著增大压实密度，使粒子间接触面积增大，每两个负极球核之间的供锂离子通过的通道也增多，进而提高了材料的导电性能，很大程度上提高了材料的可逆容量、循环性能。
[0018]进一步的，第一包覆碳壳层和第二包覆碳壳层均采用沥青热解碳，提高了负极微球之间的导电均匀性，进一步提高了材料的导电性。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的锂离子电池负极复合微球的实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型的锂离子电池负极复合微球的实施例:
[0021]如图1所示，本实用新型的锂离子电池负极复合微球包括第二包覆碳壳层3及被第二包覆碳壳层包覆的两个以上的负极球核，所述负极球核包括处于中心的负极微球I和包覆在负极微球外表面的第一包覆碳壳层2，每一个负极球核中心的负极微球的数量为一个或两个以上，在本实施例中，每一个负极球核中心的负极微球的数量为I个。
[0022]在第二包覆碳壳层内，至少两个负极球核的外表面与第二包覆碳壳层的内表面贴合。在第二包覆碳壳层内，每两个负极球核的第一包覆碳壳层的外表面粘结连接，而且每两个负极球核之间具有供锂离子通过的通道。
[0023]所述负极微球为圆球形锡球。
[0024]所述锂离子电池负极复合微球的直径为13.0?23.0 μ m，在本实施例中，锂离子电池负极复合微球的直径为18.0 μ??。
[0025]所述负极微球的直径为4.0?6.0 μ m，在本实施例中，负极微球的直径为5.0 μ m。
[0026]所述第一包覆碳壳层的厚度为0.1?0.5 μ m，在本实施例中，第一包覆碳壳层的厚度为0.3 μπι。
[0027]所述第二包覆碳壳层的厚度为0.5?0.9 μ m，在本实施例中，第二包覆碳壳层的厚度为0.7 μπι。
[0028]所述锂离子电池负极复合微球按照如下方法得到:将锡球与高温沥青按85:15的质量比在250°C下于包覆机中转动包覆形成沥青包覆锡球，然后再将得到的沥青包覆锡球与低温沥青按90:10的质量比在150°C下于卧式滚筒炉中转动、粘结、包覆得到二次沥青包覆锡球，将二次沥青包覆锡球在保护气氛下经650°C炭化即得锂离子电池负极复合微球。
[0029]上述实施例得到的锂离子电池负极复合微球，大大降低了负极极片的反弹，有利于改善循环性能，降低不可逆容量，延长循环寿命。
[0030]在本实用新型的锂离子电池负极复合微球的其他实施例中，所述负极微球为椭球形。
[0031]在其他实施例中，所述负极微球为娃球。
[0032]在其他实施例中，第二包覆碳壳层内，每两个负极球核的第一包覆碳壳层的外表面相互贴合。
【主权项】
1.一种锂离子电池负极复合微球，包括第二包覆碳壳层(3)以及被第二包覆碳壳层包覆的两个以上的负极球核，其特征在于，所述负极球核包括处于中心的负极微球(I)和包覆在负极微球外表面的第一包覆碳壳层(2)。
2.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述第一包覆碳壳层和第二包覆碳壳层均为沥青热解碳。
3.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，在第二包覆碳壳层内，每两个负极球核的第一包覆碳壳层的外表面粘结连接。
4.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，每一个负极球核中心的负极微球为I个。
5.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述负极微球的直径为 4.0 ?6.0 μ m。
6.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述锂离子电池负极复合微球的直径为13.0?23.0 μ m。
7.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述第一包覆碳壳层的厚度为0.1?0.5 μ m。
8.如权利要求1所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述第二包覆碳壳层的厚度为0.5?0.9 μ m。
9.如权利要求1-8任意一项所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述负极微球为圆球形或椭球形。
10.如权利要求9所述的锂离子电池负极复合微球，其特征在于，所述负极微球为锡球或娃球。
【专利摘要】本实用新型涉及一种锂离子电池负极复合微球，属于锂离子电池技术领域。该锂离子电池负极复合微球包括第二包覆碳壳层及被第二包覆碳壳层包覆的两个以上的负极球核，所述负极球核包括处于中心的负极微球和包覆在负极微球外表面的第一包覆碳壳层。本实用新型有效地缓冲了负极材料在锂离子插入过程中较大的体积膨胀，解决了金属球在嵌脱锂时的巨大的体积膨胀和收缩造成的电极恶化问题。
【IPC分类】H01M4-583, H01M4-62, H01M4-38
【公开号】CN204391196
【申请号】CN201520108839
【发明人】万艳玲, 徐军红, 陈玉, 陈勇, 陈和平
【申请人】洛阳月星新能源科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月13日