[發明專利]復合型鋰電池負極材料及其制備方法和鋰電池負極、鋰電池

在審

• 申請號: 201710540524.3
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107275617A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 袁雄斌;鐘楚平;梁衛剛;孟慶石;王晶
• 申請（專利權）人: 東莞中汽宏遠汽車有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/052;B82Y30/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 劉兵

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及復合型鋰電池負極材料及其制備方法和鋰電池負極、鋰電池。

背景技術

近年來，由于環境污染和能源醫乏，各國都在努力尋找新的綠色環保可持續發展的能源。鋰電池是迄今為止通用性最強、適應性最廣的二次電池，具有能量密度高、循環壽命長、工作電壓高等優點。

采用石墨烯衍生物復合材料作為鋰電池電極材料，主要是利用其優良的導電性能，提高電極材料的倍率性能和導電率。同時，石墨烯衍生物獨特的二維結構，可以對納米材料進行負載，包覆，編織，從而形成疏松的網狀結構，這種結構既可以緩沖材料在充放電過程中的體積膨脹，又可以防止材料在充放電過程中的聚集，從而提高循環性能。

二硫化錫具有較高的理論比容量，是一種很有潛力的鋰電池負極材料。發明專利CN102412394A公開了一種制備層狀二硫化錫二氧化硅核殼納米棒的方法，核殼納米結構緩沖錫基材料的體積膨脹，有利于提高層狀二硫化錫納米棒的循環性能。將二硫化錫與石墨烯衍生物簡單復合能夠提高其作為負極材料的穩定性。但石墨烯衍生物作為鋰電池負極材料也存在一些問題：石墨烯衍生物很容易由于范德華力再重新堆積到一起，影響鋰離子在石墨烯衍生物中的傳輸，進而導致石墨烯衍生物的倍率性能下降。因此對不同方法制備石墨烯衍生物材料的結構參數及表面官能團、結構缺陷、異質原子如氮、氧、氫等如何影響其電化學儲鋰性能需要深入研究，特別是石墨烯衍生物作為負極材料在充放電過程中容量衰減及電壓滯后的原因尚需深入理解。在石墨烯衍生物復合材料方面，目前報道的絕大多數石墨烯衍生物復合材料仍然是石墨烯衍生物和活性材料的簡單混合，在多次充放電后，活性材料可能與石墨烯衍生物脫落，從而導致鋰電池性能下降。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一是提供復合型鋰電池負極材料，該復合型鋰電池負極材料具有容量高、循環穩定性好的特點。

本發明的第二個目的是提供一種鋰電池負極材料的制備方法，該制備方法中原料來源廣，制備成本低，制備方法簡單。

本發明的第三個目的是提供一種鋰電池負極。

本發明的第四個目的是提供一種鋰電池。

為了實現上述目的，本發明提供一種復合型鋰電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：將含有錫源、硫源、石墨烯衍生物、表面活性劑和堿源的溶液在160～240℃下進行水熱反應，得到復合型鋰電池負極材料。

一種復合型鋰電池負極材料，根據上述制備方法制備得到。

一種鋰電池負極，包括負極活性物質、導電劑和粘結劑，所述負極活性物質為上述復合型鋰電池負極材料。

一種鋰電池，包括正極、隔膜、電解液和負極，所述負極為上述鋰電池負極。

通過上述技術方案，本發明中石墨烯衍生物的表面具有豐富的官能團，能有效抑制電池的放電產物中聚硫鋰的損耗和穿梭效應，提高電池的循環性能；石墨烯衍生物還能提高硫化錫的導電性，提高電池的庫倫效率；此外，石墨烯衍生物包覆在硫化錫的表面，能夠有效抑制硫化錫在充放電過程中的體積膨脹，抑制放電過程中單質錫和硫化鋰的團聚，從而提高電池的循環性能。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明實施例1中鋰電池負極材料的TEM圖。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。

本發明提供了一種所述負極材料的制備方法，包括以下步驟：將含有錫源、硫源、石墨烯衍生物、表面活性劑和堿源的溶液在160～240℃下進行水熱反應，得到復合型鋰電池負極材料。

本發明通過水熱法，在石墨烯衍生物的表面生長了硫化錫納米粒子，由于石墨烯衍生物表面含有大量的官能團，能夠與硫化錫納米粒子產生較強的結合力，此外堿源不僅能夠促使硫化錫納米管的生成，還能夠活化石墨烯衍生表面的官能團。