[發明專利]一種鋰離子電池負極材料、制備方法和鋰離子電池有效

申請號：	201410704358.2	申請日：	2014-11-27
公開（公告）號：	CN104409709A	公開（公告）日：	2015-03-11
發明（設計）人：	趙曉鋒;劉吉云;李萍;王騰	申請（專利權）人：	中航鋰電（洛陽）有限公司
主分類號：	H01M4/38	分類號：	H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
代理公司：	鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119	代理人：	牛愛周
地址：	471003 河南省***	國省代碼：	河南;41
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種鋰離子電池負極材料制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料、制備方法和鋰離子電池，屬于鋰離子電極材料制備領域。

背景技術

目前市場上所用的鋰離子電池負極材料以碳系材料為主，其中包括天然石墨與人造石墨，但其較低的理論容量(372mAh/g)，已經滿足不了數碼手機及其儲能領域對電池能量密度的要求。因此，人們迫切需要開發一種能夠替代石墨材料的高容量型鋰離子電池用負極材料。在諸多的可替代材料中，硅材料因具有較高比容量(理論值為4200mAh/g)，成為替代天然石墨與人造石墨的極具潛力的一種材料。然而，純硅材料在電池充放電過程中存在巨大的體積變化，這種巨大的體積變化導致制備的極片粉化、脫落，造成電極活性物質與集流體的分離，從而嚴重影響了電池的循環性能。因此開發出一種在不降低電池循環性能條件下，提高負極材料克容量成為目前的研究鋰電池電極材料的研究重點。

硅與石墨復合則可各自發揮自身的優勢起到協同作用，同時發揮出硅高容量的特點和石墨強循環性能的優點。比如中國專利CN103346305A公開了一種人造石墨為載體的鋰電池硅碳復合負極材料，將納米硅、人造石墨溶于分散劑得到均勻分散液后，再加入有機碳源等過程制備出的負極材料，雖然克容量得到提高，但是循環性能一般，遠遠滿足不了數碼領域電池的循環要求。中國專利CN103022446A公開了一種鋰離子電池硅氧化物/碳負極材料及其制備方法，其材料具有核-殼結構的三層復合材料，采用石墨材料為內核，多孔硅氧化物為中間層，有機熱解碳為最外包覆層，制備出的負極材料，克容量雖然得到提高，但是首次效率偏低，循環性能一般，其中間層硅氧化物反應過程中造成體積膨脹，而石墨由于硬度較大，提供膨脹空間較小，使其循環性能一般。

目前技術中石墨與硅復合材料過程中，其內核為石墨或硅及其氧化物，且都為實心核，并普遍存在首次效率低，循環性能差，吸液能力差的技術缺陷，因此需要開發出一種兼顧能量密度的同時，提高電池的吸液能力及其循環性能，以滿足數碼領域對電池的需求。而采用空心納米核結構的多元包覆層是一種不錯的選擇，且目前沒有報道。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明的第一個目的在于提供一種具有空心納米核機構的多元包覆層結構，克容量高、首次效率高、吸液能力強、循環性能佳、反彈率低的鋰離子電池負極材料。

本發明的第二個目的在于提供一種鋰離子電池負極材料的制備方法。

本發明的第三個目的在于提供一種鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鋰離子電池負極材料，該負極材料具有空心內核的三層包覆結構；其中內層包覆層材料為聚苯胺/碳納米管復合材料；中間層包覆層材料為硅/石墨復合材料；外層包覆層材料為石墨。

所述外層包覆層材料為瀝青石墨化所得的改性石墨。

所述空心內核的直徑為0.2μm～1.0μm。

所述內層包覆層的厚度為0.2μm～1.0μm。

所述中間層的包覆的厚度為10.0μm～50.0μm，包覆質量占整個負極材料的50～70％。

所述外層包覆層的厚度為5.0μm～20.0μm，包覆質量占整個負極材料的10～20％。