[發明專利]鋰離子電池用復合碳負極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110089564.3
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN102185142A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 楊勇;陳慧鑫
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/133;H01M4/1393
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

1.鋰離子電池用復合碳負極材料，其特征在于設有至少3層的核殼層結構，外層為金屬層、合金層或碳層，中間層為鋰化金屬氧化物層或金屬氧化物層，內層為碳材料層；按質量百分比，所述碳材料為85％～97％，鋰化金屬氧化物或金屬氧化物為2.9％～15％，金屬、合金或碳為0.1％～3％。

2.如權利要求1所述的鋰離子電池用復合碳負極材料，其特征在于所述碳材料選自中間相碳微球、石墨、活性碳、碳纖維中的一種。

3.如權利要求1或2所述的鋰離子電池用復合碳負極材料，其特征在于所述碳材料的尺度大小為微米或亞微米。

4.如權利要求1所述的鋰離子電池用復合碳負極材料，其特征在于所述中間層的鋰化金屬氧化物或金屬氧化物選自具有尖晶石結構的金屬氧化物，或純金屬氧化物，或鋰化非金屬氧化物和金屬氧化物，所述金屬選自Ti，Al，Zr，Zn，Nb，Mo，W或它們的合金，所述非金屬選自Si，P，Ge，S，Cl；所述外層的厚度為1～300nm。

5.如權利要求1所述的鋰離子電池用復合碳負極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將制備金屬氧化物的原料與碳材料混合后干燥；

2)將干燥后的原材料在氣氛保護下加熱燒結，得到具有核殼結構的鋰化金屬氧化物或金屬氧化物層與碳材料的復合材料；

3)在復合材料表面鍍覆上具有可逆機械延展性的金屬、合金或碳導電層，制得鋰離子電池用復合碳負極材料。

6.如權利要求5所述的鋰離子電池用復合碳負極材料的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述加熱燒結的溫度為400～900℃，所述加熱燒結的時間為3～24h。

7.如權利要求5所述的鋰離子電池用復合碳負極材料的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述鋰化金屬氧化物為鈦酸鋰，采用固相反應法和液相溶膠凝膠法得到鈦酸鋰，固相法中制備鈦酸鋰的原料為碳酸鋰和二氧化鈦、氫氧化鋰和二氧化鈦，溶膠凝膠體系為鈦酸四丁酯/氫氧化鋰或乙酸鋰/無水乙醇/冰醋酸/水、鈦酸四丁酯/乙酸鋰/異丙醇/醋酸/水、異丙醇鈦/乙酸鋰/乙醇、異丙醇鈦或丁氧基鈦/無水乙醇/金屬鋰，干燥方法為噴霧干燥、烘箱干燥、紅外干燥，溫度為750～900℃、時間為16～24h。

8.如權利要求5所述的鋰離子電池用復合碳負極材料的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述金屬氧化層為二氧化鈦，制備二氧化鈦的原料為鈦酸四丁酯，干燥方法為烘箱干燥、紅外干燥，溫度為400～500℃，時間為3～8h。

9.如權利要求5所述的鋰離子電池用復合碳負極材料的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述金屬氧化層為氧化鋁，制備氧化鋁的原料為硝酸鋁，干燥方法為烘箱干燥、紅外干燥，溫度為400～500℃，時間為3～5h。

10.如權利要求5所述的鋰離子電池用復合碳負極材料的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述鍍覆的方法為化學鍍、電鍍、磁控濺射、離子/電子束濺射或熱分解。