[發明專利]高容量鋰電池負極及其制備方法和鋰電池

有效

• 申請號: 201710540544.0
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107437615B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 袁雄斌;李娜;林程;宋濤;張勃興
• 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;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525;C01B32/182
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉兵

本發明涉及鋰電池技術領域，公開了一種高容量鋰電池負極及其制備方法和鋰電池，所述高容量鋰電池負極及其制備方法，包括以下步驟：A、將堿源、錫源、三維泡沫石墨烯在溶液中進行初次熱反應，制得復合物m1；B、將硫源與復合物m1在溶液中進行二次熱反應，得到復合物m2；C、通過氣相沉積法在復合物m2上沉積石墨烯，得到高容量鋰電池負極；本發明的高容量鋰電池負極具有容量高、循環穩定性好的特點。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體地，涉及高容量鋰電池負極及其制備方法和鋰電池。

背景技術

鋰電池因具有能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等諸多優點，已成為當今世界應用最為廣泛的二次電池。隨著鋰電池研究的進一步深入，開發高容量，高倍率性能，循環壽命長的電池材料成為該領域的重點。

目前，實際用于鋰電池的負極材料一般都是碳素材料，碳負極材料理論容量(372mAh·g^-1)已經不能滿足未來高容量的需要，各種金屬復合物，金屬氧化物和金屬硫化物已經被廣泛的研究以代替碳負極。二硫化錫(SnS₂)由于具有較低的嵌鋰電壓和較高的理論容量(645mAh·g^-1)，近年來一直受到研究工作者的廣泛關注，但二硫化錫作為鋰電池負極材料時，同其他錫基材料一樣，最大的問題是在嵌脫鋰過程中，體積膨脹帶來的電極粉末化，導致循環壽命迅速下降。另外二硫化錫由于在放電過程會形成單質錫和硫化鋰，單質錫易團聚無法與硫化鋰良好接觸，導致充電過程單質錫與硫化鋰無法可逆反應形成二硫化錫，形成的硫化鋰會在充放電過程中氧化分解成單質硫和多硫化物，由于鋰硫化物溶于電解液中，會形成嚴重的穿梭效應，使得庫倫效率很低，活性物質損失很快。

目前大量研究者將二硫化錫與石墨烯復合，得到的大多為SnS₂和石墨烯片層雜亂分布的三維結構，雖然三維的石墨烯結構可以充當導電骨架，在一定程度上抑制SnS₂的堆疊，并緩解SnS₂在充放電過程中的體積膨脹；然而暴露在石墨烯表面的SnS₂的聚集和粉化問題不能被有效解決，大面積的接觸電阻也無法被解決，并且這種石墨烯結構并不穩定，容易在充放電過程中堆疊，也無法避免鋰硫化物的溶解，仍可能存在嚴重的穿梭效應，導致電池的克比容量和循環性能發揮不佳。由于現有的電池在二硫化錫負極充放電過程中存在體積膨脹和庫倫效率低的問題，所以研究一種新的二硫化錫負極片成為亟待解決的技術問題。

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一種高容量鋰電池負極，它具有容量高、穩定性好的特點。

本發明的目的之二是提供一種高容量鋰電池負極的制備方法。

本發明的目的之三是提供一種鋰電池。

為了實現上述目的，本發明提供一種高容量鋰電池負極的制備方法，包括以下步驟：

A、將堿源、錫源、三維泡沫石墨烯在溶液中進行初次熱反應，制得復合物m1；

B、將硫源與復合物m1在溶液中進行二次熱反應，得到復合物m2；

C、通過氣相沉積法在復合物m2上沉積石墨烯，得到高容量鋰電池負極。

一種高容量鋰電池負極，根據上述制備方法制備得到。

一種鋰電池，包括正極、隔膜、電解液和負極，所述負極為上述高容量鋰電池負極。

通過上述技術方案，本發明具有以下技術效果：

1、本發明在硫化錫納米管的表面沉積了石墨烯，利用石墨烯將硫化錫納米管包覆起來，有效抑制電池充放電過程中中間產物的損耗，提高電池的循環穩定性，石墨烯包覆層還有利于鋰離子的傳輸，提高了硫化錫負極的導電性；