[發明專利]一種鋰離子電池的錫-石墨復合的負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200810203232.1
• 申請日: 2008-11-24
• 公開（公告）號: CN101740764A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 黃瑞安;張殿浩;吳敏昌
• 申請（專利權）人: 上海杉杉科技有限公司;寧波杉杉新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;朱水平

技術領域

本發明鋰離子電池負極材料，特別涉及一種鋰離子電池的錫-石墨復合 的負極材料及其制備方法。

背景技術

高性能電極是二次鋰離子電池的核心部件，它是重量輕、大容量、高可 靠性鋰離子電池的關鍵部分。目前外商品化的負極材料主要是天然石墨、人 造石墨或其各類改性石墨。石墨通過LiC₆化合物可逆存儲Li⁺機理，其理論 可逆容量372mAh/g，實際的商品化石墨材料容量一般在320～360mAh/g， 石墨材料具有性能穩定，電壓平臺低，循環性好等特點，由于容量相對較低， 難于滿足諸如筆記本電腦、移動電話和便攜式數碼產品等不斷對超輕超薄、 高能量密度電池的要求。與石墨負極材料相比，錫基負極材料具有更高的比 容量，金屬錫通過(0≤x≤4.4)合金機理儲鋰，理論 容量達到994mAh/g。然而由于金屬錫在充放電過程中產生3倍的體積變化， 易引起電極剝落、粉化而導致容量嚴重衰減，循環性能差。因此金屬錫一般 和石墨做成復合材料，利用石墨材料穩定性和循環性好的特點，結合錫的高 容量的優點，有望制備出具有容量高、穩定性和循環性較好的Sn/C復合負 極材料。但是錫微顆粒容易發生團聚，一般制得的錫-石墨復合材料中，錫 分散不均勻，這大大影響了錫-石墨復合材料作為鋰離子電池負極材料的性 能。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題就是針對現有鋰離子電池的錫-石墨復 合的負極材料存在的錫分散不勻導致的鋰離子電池容量較小，循環性能較差 的缺陷，提供一種鋰離子電池的錫-石墨復合的負極材料，該負極材料制成 的鋰離子電池容量高，性能穩定。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案之一是：一種鋰離子電池的 錫-石墨復合的負極材料，該復合材料具有核殼結構，核殼結構由內核和外 殼組成，所述內核為石墨，所述的外殼為金屬錫和無定形碳的均勻復合體。

根據本發明，所述的石墨的粒徑的較佳為6～25μm，最大最好不超過 30μm，最小一般為5μm。所述的石墨較佳的選自天然球形石墨，天然鱗片 石墨和各類人造石墨。所述的石墨占所述負極復合材料的質量百分含量較佳 的為65～85％。所述的金屬錫占所述負極復合材料的質量百分含量較佳的為 5％～30％。所述的無定形碳占所述負極復合材料的質量百分含量較佳的為 5％～15％。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案之二是：一種如上所述的具 有核殼結構的鋰離子電池的負極復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將SnCl₄或錫醇鹽Sn(OR)₄溶解于正丙醇或正丁醇中，得到的溶液A， 其中R為2～4個碳的烴基鏈；

2)將有機高分子聚合物溶解于正丁醇、正丙醇或甲苯中，得到溶液B；

3)將溶液A和溶液B混合均勻得到溶液C；

4)將石墨加入溶液C中強烈攪拌均勻得到固液混合物漿料D；

5)將氨水或脲溶解于乙醇或乙醇和水的混合物中，得到溶液E；

6)在強烈攪拌的條件下加熱混合物漿料D至70～100℃，并向該混合物 漿料內滴加溶液E，在滴加的過程中，溶液混合料變成溶膠混合料，整個體 系的粘度不斷增大，溶液E滴加至整個體系變成凝膠狀為止，得到凝膠/石 墨混合體系F；

7)將該凝膠/石墨混合體系F轉入真空干燥箱內，在溫度100℃～120℃ 條件下進行干燥，等溶劑完全排除后，再在該溫度下保溫1～3小時，然后將 溫度升至180～220℃并保溫3～5小時，最后自然降溫至15～40℃，得到干燥 物料G；

8)將干燥物料G經研磨和-300目～-150目篩分處理后，在氮氣或惰性 氣體氣氛保護下于800～1200℃熱處理6～10小時，即得。