[發明專利]鋰離子電池負極材料的制備方法、鋰離子電池負極及鋰離子電池

無效

• 申請號: 201210092946.6
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102610804A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 徐艷輝;孫豐霞
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/133;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術領域

本發明涉及電池領域，特別涉及一種鋰離子電池負極材料的制備方法、鋰離子電池負極及鋰離子電池。

背景技術

當前，人類正面臨著資源估計和生存環境惡化的雙重挑戰。為此，世界各國正在努力研發新材料，推進低碳生活的新理念，促進人類社會由目前的高能耗、高消耗生活生產方式轉向節能型、可循環的可持續發展方式。具體為大力推廣清潔能源的應用，如太陽能、風能在發電領域的應用，以及使用混合動力汽車或純電動汽車代替目前使用汽油的傳統汽車。

清潔能源和新型汽的應用均離不開中大型儲能電池和動力電池。在眾多儲能電池和動力電池中，鋰離子二次電池由于具有較高的能量密度和較長的使用壽命，已經逐漸取代傳統的鎳氫/鎳鎘二次電池，其在新能源汽車、風電儲能和太陽能儲能等新興領域擁有巨大發展前景。

鋰離子電池的關鍵部件包括正極、負極、電解液和隔膜，它們共同決定了鋰離子電池的性能。鋰離子電池正極主要有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等，每種材料都有相應的應用領域；目前，商業化鋰離子電池的負極是碳基材料。其它候選負極材料包括硅系、錫系等，這些材料的性能還不能滿足商業化需要。目前，商業化鋰離子電池的碳基負極材料主要是天然類石墨及其改性后的衍生品、人工石墨材料等。

天然石墨材料的缺點是雜質含量較高，與人工石墨產品相比，天然石墨的優點是比較容易壓實，即單位體積內可以填充更多的活性電極材料，不過其最大的缺點是與鋰離子電池電解液的浸潤性不好。

本質上鋰離子電池負極的結構是一個多孔電極，孔內是否存在電解液對電池性能影響很大，如果負極與電解液的浸潤性不好，多孔電極的孔內就沒有電解液，或者是電解液的含量很少，沒有被電解液潤濕的石墨碳材料在電池的工作中是不會參與充放電過程的，因此導致電池的比容量降低。因此，改進負極石墨碳材料與電解液的浸潤性對于提高鋰離子電池的能量密度十分關鍵。

現有改進的途徑主要包括新型導電劑、粘結劑的開發。不過，即使導電劑和粘結劑的浸潤性再好，也不會明顯改進石墨碳負極材料對電解液的浸潤性，因為在負極中導電劑與粘結劑的添加量十分有限，負極的主題仍然是石墨碳材料。最根本的方法是直接改進石墨碳負極材料的浸潤性。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種鋰離子電池負極材料的制備方法、鋰離子電池負極及鋰離子電池，本發明提供的鋰離子電池負極材料和鋰離子電池負極對電解液具有良好的浸潤性。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種鋰離子電池負極材料的制備方法，尤其是，將石墨碳材料置于等離子體處理裝置中進行處理，獲得鋰離子電池負極材料。

優選的，在上述的鋰離子電池負極材料的制備方法中，所述等離子體處理裝置中的氣氛選自氨氣、氧氣、空氣、二氧化碳、硫化氫或水汽。

優選的，在上述的鋰離子電池負極材料的制備方法中，所述等離子體處理裝置中的氣壓為1Pa～100Pa，溫度為-30～80℃，等離子體處理的功率為1W～1000W/cm²，所述石墨碳材料處理的時間為2min～2h。

本發明還公開了一種鋰離子電池負極，尤其是，所述鋰離子電池負極包括導電基體和上述的鋰離子電池負極材料，所述鋰離子電池負極材料涂覆于所述導電基體上。

本發明還公開了一種鋰離子電池，尤其是，包括：正極、上述的鋰離子電池負極、設置在正極和負極之間的隔膜和電解液。

本發明還公開了一種鋰離子電池負極的制備方法，尤其是，包括如下步驟：

(1)將石墨碳材料涂覆于導電基體上；

(2)將涂覆有石墨碳材料的導電基體置于等離子體處理裝置中進行處理，獲得鋰離子電池負極。

優選的，在上述的鋰離子電池負極的制備方法中，所述等離子體處理裝置中的氣氛選自氨氣、氧氣、空氣、二氧化碳、硫化氫或水汽。

優選的，在上述的鋰離子電池負極的制備方法中，所述等離子體處理裝置中的氣壓為1Pa～100Pa，溫度為-30～80℃，等離子體處理的功率為1W～1000W/cm²，所述涂覆有石墨碳材料的導電基體的處理的時間為2min～2h。

本發明還公開了一種上述所制得的鋰離子電池負極。

本發明還公開了一種鋰離子電池，尤其是，包括：正極、上述的鋰離子電池負極、設置在正極和負極之間的隔膜和電解液。