[發明專利]一種負極材料、其制備方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 201410492258.8
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104201386A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 劉現軍
• 申請（專利權）人: 杭州金色能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種負極材料、其制備方法及鋰 離子電池。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，人們對自己的生活環境要求越來越高。另外， 由于化石能源的使用，環境污染日益嚴重。因此，以綠色二次電池為動力的 二次能源越來越受到人們的重視，被視為是解決能源枯竭和環境污染的有效 途徑。

隨著以綠色二次電池為動力的二次能源的迅速發展，各種新能源電動汽 車及便攜式電子設備、電動工具的廣泛使用和高速發展，對化學電源的要求 也相繼提高。鋰離子電池由于開路電壓高、能量密度大、重量輕和自放電低 等優點在這些領域得到日益廣泛的應用。但是，鋰離子電池的使用壽命和功 率性能并不盡人意，尤其是在電動汽車上。這是因為電池在充放電循環或存 儲使用時，負極的SEI膜(solid?electrolyte?interphase，固體電解質相界面)不 斷被破壞。為了修復不斷受損的SEI膜，形成新的SEI膜，需要消耗大量的鋰 源，這樣致使電池容量快速下降，使用壽命急劇衰減，這就限制了鋰離子電 池的應用，阻礙了鋰離子電池行業的發展。因此，提高負極材料的性能是提 高鋰離子電池性能的有效途徑。

目前，商品化的鋰離子電池中負極材料大多采用石墨材料，它的優點是 有較高的比容量(約372mAh/g)，低的電極電位(＜1.0V?vs.Li+/Li)，高的 首次效率和優良的導電性能。并且，石墨材料的結構完整，嵌鋰位置多，所 以容量較高，并且價格便宜，是非常理想的鋰離子電池負極材料，

但是，石墨表面存在大量與電解液反應的活性位點，單純使用石墨會消 耗電解液，導致現有的鋰離子電池的循環性能較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種負極材料、其制備方法及鋰離子電池，使用 本發明提供的負極材料制備得到的鋰離子電池具有較好的循環性能。

本發明提供一種負極材料，包括石墨和沉積在所述石墨上的無定形碳。

優選的，所述石墨上無定形碳的沉積量為0.5～5wt％。

優選的，所述負極材料的振實密度為0.9～1.5g/cm³。

本發明提供一種負極材料的制備方法，包括以下步驟：

A)將石墨與過渡金屬化合物混合，進行加熱，得到負載有過渡金屬化合 物的石墨；

B)將還原劑與所述步驟A)得到的負載有過渡金屬化合物的石墨混合， 進行還原，得到負載有過渡金屬的石墨；

C)將無定形碳碳源與所述步驟B)得到的負載有過渡金屬的石墨混合， 進行沉積，得到沉積有無定形碳的石墨；

D)將所述步驟C)中得到的沉積有無定形碳的石墨上的過渡金屬去除， 得到負極材料。

優選的，所述過渡金屬化合物包括過渡金屬氯化物；

所述步驟B)得到的負載有過渡金屬的石墨上過渡金屬的負載量為 0.05～0.15wt％。

優選的，所述過渡金屬化合物包括鎳的氯化物、鐵的氯化物和鈷的氯化 物中的一種或幾種。

優選的，所述還原劑包括氫氣和/或肼。

優選的，所述無定形碳碳源包括氣體碳氫化合物和/或液體碳氫化合物。

優選的，所述步驟C)中沉積的溫度為600～800℃；

所述步驟C)中沉積的時間為0.5～1.5小時；

所述步驟C)得到的沉積有無定形碳的石墨上無定形碳的沉積量為 0.5～5wt％。

本發明提供一種鋰離子電池，包括正極、負極和電解液；

所述負極包括上述技術方案所述的負極材料或上述技術方案所述的制備 方法得到的負極材料。

本發明提供一種負極材料，包括石墨和沉積在所述石墨上的無定形碳。 本發明提供的負極材料中，無定形碳由于其特殊的體相結構而具有優異的功 率性能，并且無定形碳表面特殊的官能團對SEI膜的穩定性有一定促進作用； 同時無定形碳能夠覆蓋天然石墨表面存在的大量活性位點，阻止石墨與電解 液的反應，提高鋰離子電池的循環性能。