[發明專利]高穩定性鋰電池負極活性材料及鋰電池負極、鋰電池

在審

• 申請號: 201710540542.1
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107394198A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 洪安陽;張慶;孫步云;陳輝智;吳宏義
• 申請（專利權）人: 東莞中汽宏遠汽車有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/583;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/136;H01M10/052
• 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，具體涉及高穩定性鋰電池負極活性材料及鋰電池負極、鋰電池。

背景技術

作為一種環境友好的高能量密度二次電源，鋰離子電池已在筆記本電腦、手機等小型便攜式設備中得到廣泛應用。相比于鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池，鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電小、無記憶效應、對環境的污染小等優點。隨著現代社會的快速發展，能源短缺和環境污染問題日顯嚴重，鋰離子電池在電動汽車、混合動力汽車、電動自行車、太陽能和風能儲存和轉換、移動式電動工具、中等功率家用電器等需要高功率密度和高能量密度電源的使用需求日益迫切。正、負極材料對鋰離子電池的性能起到關鍵作用，而目前商業鋰離子電池由于其正極材料LiCoO₂和負極材料石墨碳的容量局限性(其理論容量分別約為140mAh/g和372mAh/g)，距上述高功率密度和高能量密度電源的要求還有較大的距離。作為負極材料的石墨碳，其密度只有2.2～2.4g/cm³，這在相當程度上降低了電池的體積容量，對大型高功率密度電池尤為不利。

Sn和Sn的化合物具有數倍于商業碳的理論儲鋰容量，Sn的化合物不僅具有高容量的特性，它的密度(～6.0g/cm³)遠比碳的高，因而其作為鋰離子電池負極材料在提高電池的體積容量密度上極具優勢，尤其對于大型車用等高容量電池有非常重大意義。但Sn在嵌鋰和脫鋰過程中發生的體積膨脹可達到300％，這使其循環穩定性較差。由于在嵌鋰過程中產生的Li₂O在一定程度上對Sn在脫嵌鋰過程中的體積膨脹起到緩解作用，因而相比于Sn金屬，錫的化合物的循環穩定性稍好，但這還不足以獲得滿足使用要求的循環穩定性。因而尋求簡單的方法制備兼具高容量密度和長壽命的錫的化合物負極材料對于實現其在鋰離子電池中的應用，生產高性能的鋰離子電池極其重要。

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高穩定性鋰電池負極活性材料，該高穩定性鋰電池負極活性材料具有容量高、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。

本發明的第三個目的是提供一種鋰電池。

為了實現上述目的，本發明提供一種高穩定性鋰電池負極活性材料，包含以下物質：SnS₂/C、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂、多孔碳，其中0≤x≤0.6，0≤y≤0.6，所述SnS₂/C為負載硫化錫納米顆粒的石墨烯。

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高穩定性鋰電池負極活性材料。

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，本發明中多孔碳能夠有效抑制SnS₂/C在充放電過程中的體積膨脹，提高電池的穩定性；此外多孔碳的孔穴能夠為電子和離子的遷移提供通道，減少點活性物質由于穿梭效應造成的損耗，進一步提高電池的穩定性。

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。

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。

本發明提供一種高穩定性鋰電池負極活性材料，包含以下物質：SnS₂/C、LiNixCoyMn1-x-yO₂、多孔碳，其中0≤x≤0.6，0≤y≤0.6。