[發明專利]一種鋰離子電池負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810593492.8
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108767240B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 劉菊花;施衍
• 申請（專利權）人: 河源云創新能源實業有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 魏星

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的制備方法，屬于新能源技術領域。本發明以正硅酸乙酯、溴代十六烷基吡啶、改性劑等作為原料制備出改性介孔硅載體，在此過程中四氯化錫及石墨烯，通過氨水的作用使四氯化錫形成凝膠包裹載體，并且在改性劑的改性下，提高了介孔載體的吸附性能，使錫元素吸附在介孔載體內部，通過增加微量鋇元素，可以有效的抑制載體及氧化錫的膨脹性能，并且通過激光的改性，使負載錫的載體，結合在石墨烯表面，并且形成致密的氧化錫層，外部為介孔載體進行保護，可以有效的避免在使用過程中氧化錫的膨脹，以及顆粒的團聚，從而有效的提高負極材料可逆容量、循環性能。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料的制備方法，屬于新能源技術領域。

背景技術

近幾十年來，隨著煤、石油、天然氣等不可再生能源的日漸枯竭，以及其燃燒帶來的環境污染問題，能源和環境已經成為影響當今世界可持續發展的兩大難題。為了解決這兩難題，開發新型可再生綠色能源來代替傳統化石燃料迫在眉睫。鋰離子電池作為新一代儲能裝置，具有能量密度大、工作電壓高、循環壽命長、環境污染小、無記憶效應等優點，是目前使用最廣泛的儲能裝置之一。然而，生產成本高、實際容量低、安全性能差等缺點嚴重阻礙了鋰離子電池的進一步發展，限制了其在更廣泛領域中的應用。

鋰離子電池主要包括四個部分，分別是正極材料、隔膜、電解液和負極材料。負極材料在鋰離子電池中起著至關重要的作用，近年來，改善負極材料性能的研究已成為鋰離子電池研究熱點。總的來說，當前對于負極材料的研究主要包含以下幾種類型：錫基、硅基、鍺基等合金及其氧化物負極材料，這些材料均具有非常高的比容量。然而這些負極材料往往因為在充放電過程中產生巨大的體積變化，導致材料的循環穩定性變差、容量衰減，因此制備高容量且循環穩定性良好的負極材料，是目前的研究熱點。

錫基負極材料具有較高的理論容量，但SnO₂在充放電過程中會產生巨大的體積膨脹(~300%)，進而出現顆粒粉化、團聚問題，并且電導率也較低，該性質最終導致SnO₂負極材料的可逆容量較低、倍率性能和循環性能都較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對目前SnO₂在充放電過程中會產生巨大的體積膨脹，進而出現顆粒粉化、團聚，從而導致負極材料可逆容量較低、循環性能都較差的問題，本發明提供了一種鋰離子電池負極材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：

一種鋰離子電池負極材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

（1）按質量比1:4～6:5，取正硅酸乙酯、乙二醇及乙醇溶液混合均勻，超聲震蕩，再加入正硅酸乙酯質量1～3％的添加劑，攪拌混合，靜置，得基礎混合液；

（2）按質量份數計，取70～90份基礎混合液、40～50份氨水、4～6份溴代十六烷基吡啶、3～7份改性劑、1～5份表面活性劑放入反應器中，使用氮氣保護，在1.3～1.5MPa，122～125℃下攪拌反應；

（3）在反應結束后，收集反應混合物，將反應混合物、四氯化錫及水按質量比2:4～6:5:4～7混合均勻，調節pH至6.5～7.0，靜置，再進行微波加熱至300～450℃，保溫，過濾，收集濾渣；

（4）將濾渣進行激光照射改性，洗滌，干燥，粉碎，即得鋰離子電池負極材料。

所述步驟（1）中添加劑為硫酸鋇、硝酸鋇中的任意一種。

所述步驟（2）中改性劑為n-辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷按質量比4:4～6進行混合。

所述步驟（2）中表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的任意一種。

所述步驟（4）中洗滌過程依次為使用乙二醇、乙醇、水。