[發明專利]制備負極材料的方法、負極材料、負極極片和鋰離子電池

在審

• 申請號: 201710328726.1
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN108063221A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 李慧;雷丹;夏圣安
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;H01M4/133
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 魏雪嬌;毛威

本申請提供了一種制備負極材料的方法、負極材料、負極極片和鋰離子電池。該制備負極材料的方法包括：將內核材料與含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體混合并加熱；將該包覆有含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體的內核材料與功能化石墨烯混合并加熱；將該功能化石墨烯、該含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體以及該內核材料進行燒結處理，獲得通過摻雜碳將石墨烯固定包覆在該內核材料表面的該負極材料。本申請提供的制備負極材料的方法，通過摻雜碳固定石墨烯的方式得到摻雜碳固定石墨烯包覆內核材料的負極材料，可以使石墨烯穩定的固定在內核材料表面上，避免了石墨烯的團聚。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池領域，并且更具體地，涉及一種制備負極材料的方法、負極材料、負極極片以及鋰離子電池。

背景技術

隨著近年來電子產品的普及，作為其電源的鋰電池，因具有質量輕、體積小、工作電壓高、能量密度高、輸出功率大、充電效率高和無記憶效應等優點，越來越受到重視。但由于受制于鋰離子電池能量密度的瓶頸，受到用戶的不斷詬病。鑒于鋰離子電池能量密度的瓶頸已不易突破，因此，目前研究人員將鋰離子電池的快速充電性能作為目前的主要研究方向，努力讓電池的性能緊跟科技發展的需求。

作為當前最耀眼的概念材料，石墨烯始終得益于其高容量，高電導率，以及可以快速充電等性能，在鋰電池材料研究中占有一席之地。但是石墨烯卻有比表面積巨大，容易團聚等缺陷，若應用在鋰離子電池中，會導致電池使用壽命降低，阻隔鋰離子傳輸，首次效率低下，電極片無法制備等問題，目前還不能生產商用。

專利US8580432B2提供了用了一種負極材料，該申請是將納米石墨烯片、納米負極材料和碳源材料混合造粒，然后碳化，得到外面包覆碳的納米石墨烯和納米負極材料的顆粒，但是在該材料中石墨烯仍然是無序分布，使得材料的比表面積巨大，不易制備成極片，同時，石墨烯無化學鍵固定，使得材料會因為石墨烯的團聚而無法使用，電池壽命受到嚴重影響。

在目前的鋰離子電池的負極材料中，石墨烯仍然存在著團聚，從而石墨烯的混亂分布和團聚造成電池的比表面積巨大，阻隔鋰離子傳輸，造成電池的充電速率較慢和使用壽命低的問題，

發明內容

本申請提供一種制備負極材料的方法、負極材料、負極極片和鋰離子電池，能夠解決該負極材料作為電池負極時石墨烯的團聚問題，從而延長電池的使用壽命和提高電池的充電速率。

第一方面，提供了一種制備負極材料的方法，該方法包括：將內核材料與含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體混合并加熱，以使該含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體包覆該內核材料；將該包覆有含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體的內核材料與功能化石墨烯混合并加熱，以使該功能化石墨烯包覆該含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體以及該內核材料；將該功能化石墨烯、該含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體以及該內核材料進行燒結處理，獲得通過摻雜碳將石墨烯固定包覆在該內核材料表面的該負極材料。

第一方面提供的制備負極材料的方法，先將內核材料與含有雜元素的聚合或者含有雜元素的離子液體進行包覆處理，然后通過功能化石墨烯與包覆有含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體內核材料之間的化學反應，將功能化石墨烯與包覆在內核材料上的含有雜元素或聚合物或含有雜元素的離子液體之間固定，以使該功能化石墨烯包覆該含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體以及該內核材料，將該功能化石墨烯、該含有雜元素的聚合物或含有雜元素的離子液體以及該內核材料進行燒結處理，獲得通過摻雜碳將石墨烯固定包覆在該內核材料表面的該負極材料。利用該方法獲得的負極材料，可以使石墨烯穩定的固定在內核材料表面上，避免石墨烯的團聚，從而避免了石墨烯的混亂分布和團聚而導致由該負極材料制備的鋰離子電池的比表面積巨大、阻隔鋰離子傳輸和使用壽命降低的問題。材料兼具快充和高能量密度的特性，且易于生產和商用。