[發明專利]一種負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811389847.8
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109599543B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 夏鑫;唐海軍;陳玉;劉豪豪;方丹丹
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525;C23C16/513;C23C16/455;C23C16/26;B82Y30/00
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 金利琴

本發明涉及一種電化學性能優良的負極材料及其制備方法和制品，方法為：在負極材料主體的表面沉積類金剛石碳或者在制備負極材料主體的過程中生成的中間產物的表面沉積類金剛石碳后繼續制備過程制得電化學性能優良的負極材料，制得的負極材料主要由負極材料主體以及沉積在負極材料主體表面的類金剛石碳組成，由該負極材料制得的制品主要由電池負極極片主體以及位于其單側或雙側的涂層組成，涂層中含該負極材料。本發明方法操作簡單，節能環保，制得的負極材料的導電性能好，多次充放電循環后的穩定好，由其制品制得的電池多次充放電循環后的容量保持率和首圈庫侖效率高，電化學性能優異。

技術領域

本發明屬于電池負極材料領域，涉及一種負極材料的制備方法。

背景技術

電池的負極材料需具有穩定的晶型結構以及形貌，才能夠使得在電池循環過程中的鋰離子脫離嵌入時，損耗能大幅度減小，使得電池在循環過程中容量衰減緩慢，進而使得電池的使用壽命長。

在國內鋰離子電池的研究中，錫基材料具有比容量高和安全性好的優點，但其作為電池的負極材料時，在電池循環嵌脫鋰的過程中會因多次充放電循環導致錫基材料出現體積膨脹、容量衰減和循環性能不穩定的問題，此外，錫基材料在鈉離子電池和鉀離子電池的應用中也同樣存在材料結構不穩定導致的循環穩定性能差的問題。因此，科研人員們研究利用優選電極材料、改變電極結構以及改進電極與電解液界面反應等手段改善錫基材料的性能。

使用靜電紡絲技術制備具有不同結構形貌的納米纖維并將其應用于電化學領域是近些年科研人員的研究熱點。然而人們在研究中發現，納米纖維狀的電極材料雖然能夠因具有三維框架結構、比表面積大和結構可控等優勢表現出優異的電化學性能，但其仍然存在結構不穩定和力學性能差的問題，該類材料的電化學性能還有很大的提升空間。

在靜電紡錫基納米纖維負極材料的制備過程中，科研人員解決其結構不穩定的常規方法是將碳材料作為納米纖維的支撐骨架，以緩解錫基材料在循環過程中的體積膨脹問題，然而碳化后的納米纖維基本是無定形碳，結晶度較低，因此其還是會對電池的容量保持率和首圈庫倫效率等有一定影響，單純從碳骨架支撐錫基納米纖維的形貌結構構建出發很難制得電化學性能優良的電池負極材料。

因此，研究一種電化學性能優良的負極材料具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的問題，提供一種負極材料的制備方法。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

電化學性能優良的負極材料，主要由負極材料主體以及沉積在負極材料主體表面的類金剛石碳組成。本發明的化學性能優良的負極材料，沉積在負極材料主體表面的類金剛石碳(可以是普通類金剛石碳，也可以是經過碳化高溫處理的類金剛石碳)中含有金剛石微晶和石墨微晶，燃點為700℃～800℃(空氣中)，含結晶碳且結晶度高，分散在負極材料的主體中，形成支鏈狀導電網絡，減小了電池的內阻，提高了電池的正負離子的傳導性，大大增強了負極材料的電導率，從而保證電池充放電循環的穩定進行，有利于提高電池循環的容量保持率。

作為優選的技術方案：

如上所述的一種電化學性能優良的負極材料，所述負極材料主體的形態為納米纖維膜，納米纖維的直徑為200～350，本發明的負極材料主體的形態包括但不限于此，其他能夠承受鍍膜過程中的溫度變化從而成膜的負極材料主體所具有的形態同樣適用于本發明；

所述類金剛石碳的形態為碳納米顆粒和/或碳納米棒，碳納米顆粒的直徑為350～400nm。