[發明專利]一種鋰離子電池的負極活性材料及其制備方法和一種鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210582597.6
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103904305A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 馬永軍;王向慧;郭姿珠
• 申請（專利權）人: 惠州比亞迪電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鋰離子電池的負極活性材料，其特征在于，所述負極活性材料包括核心體以及粘附于所述核心體外表面的數個復合體，所述核心體由碳材料組成，所述復合體包含第一材料以及包覆第一材料的第二材料；所述第一材料為含有第一元素的單質或化合物中的一種或多種，所述第一元素為可與鋰形成合金的元素；所述第二材料選自LiM₂(PO₄)₃及其摻雜物中的一種或多種，其中M為Ti、Zr、Ge、Sn或Pb，所述摻雜物采用的摻雜元素選自Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Al、Ga、In、Nb、Ta、V中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，所述數個復合體間隔分布于核心體的外表面。

3.根據權利要求1或2所述的負極活性材料，其特征在于，所述數個復合體均勻分布于核心體的外表面，相鄰的復合體之間的間隙為0.1-2微米。

4.根據權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，所述核心體呈球體狀；所述第一材料形成片層狀的形貌；所述第二材料形成中空球體狀的形貌。

5.根據權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，在所述負極活性材料中，第一材料的含量為2-50wt%，第二材料的含量為0.1-20wt%，余量為碳材料。

6.根據權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，所述碳材料選自石墨、硬碳、軟碳、石墨化中間相碳微珠、碳纖維、碳納米管中的一種或多種，其中，石墨、硬碳、軟碳、石墨化中間相碳微珠的平均顆粒直徑為2-20微米，碳纖維、碳納米管的平均直徑為10-500nm，長度為2-50微米。

7.根據權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，所述第一元素選自硅、鍺、錫、銻元素中一種或多種。

8.根據權利要求1或5所述的負極活性材料，其特征在于，所述第一材料選自納米硅單質、納米錫單質、納米一氧化硅、氧化錫、氧化鍺中的一種或多種；所述第一材料的中值粒徑為10~500nm。

9.根據權利要求1所述的負極活性材料，其特征在于，所述第二材料的平均顆粒直徑小于1微米。

10.一種如權利要求1-9任意一項所述的負極活性材料的制備方法，包括下述步驟：

步驟S1、制備第二材料包覆第一材料的復合體；

步驟S2、使步驟S1制得的復合體粘附于碳材料層的表面，得到所述的負極活性材料。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，制備第二材料包覆第一材料的復合體的步驟包括：先通過固相燒結法制備得到納米級第二材料；然后將納米級第二材料和第一材料分散于水中形成懸浮液，干燥后煅燒得到第二材料包覆第一材料的復合體。

12.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟S1中，制備第二材料包覆第一材料的復合體的步驟包括：將水溶性鋰鹽、第一材料、M的水溶性鹽和水溶性磷酸鹽分散于含緩沖劑的水溶液中，反應完成后將產物干燥煅燒，得到第二材料包覆第一材料的復合體。

13.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，使步驟S1制得的復合體粘附于碳材料層的表面的步驟包括：將碳材料和步驟S1制得的復合體加入到有機溶劑中，且碳材料的粒徑大于復合體的粒徑，再加入非水溶性聚合物，攪拌至均一穩定的固液混合物，干燥后煅燒得到負極活性材料。

14.一種鋰離子二次電池，包括：電池殼體及位于電池殼體內的極芯和電解液；所述極芯包括正極、負極以及位于正、負極之間的隔膜，所述負極包括基板以及附著于基板上的負極活性材料，其特征在于，所述負極活性材料采用如權利要求1-9任意一項所述的負極活性材料。