[發明專利]鋰離子電池鍺/碳復合負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910406127.6
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110085847B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 許靜;李德湛;劉雙科;鄭春滿
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 黃麗;朱偉雄

1.一種鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將GeO₂溶解于堿溶液中形成均勻透明的溶液A；

(2)向溶液A中加入納米晶纖維素，攪拌直至形成均勻的第一懸濁液，然后調節第一懸濁液的pH值至6.0～8.0，再加入中間相碳微球，繼續攪拌直至形成均勻的第二懸濁液，再轉移到50℃～60℃水浴中，得到50℃～60℃的第二懸浮液；

(3)配制NaBH₄溶液，然后將NaBH₄溶液加入所述50℃～60℃的第二懸濁液中，在50℃～60℃水浴條件下進行攪拌反應，待反應完成后進行真空抽濾，將所得沉淀物進行洗滌直至洗出的溶液呈中性，再進行真空干燥，將干燥所得的固體在惰性氣體或還原氣氛下進行焙燒，得到鋰離子電池鍺/碳復合負極材料。

2.根據權利要求1所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述GeO₂與中間相碳微球的添加質量的比例為7～48∶100；所述納米晶纖維素的添加質量和所述GeO₂與中間相碳微球的添加總質量的比例為1～7∶100；所述NaBH₄粉末與GeO₂的摩爾比為1～50∶1。

3.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述焙燒的溫度為500℃～700℃，焙燒的時間為0.5h～24h。

4.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述攪拌反應的時間為1h～24h；所述真空干燥的溫度為60℃～100℃，所述真空干燥的時間為1h～48h。

5.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述堿溶液為NaOH溶液或氨水溶液；所述步驟(2)中，所述第一懸濁液的pH值通過滴加HCl溶液進行調節。

6.根據權利要求1或2所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰離子電池鍺/碳復合負極材料主要由鍺納米顆粒、中間相碳微球和無定形碳構成。

7.根據權利要求6所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，按質量分數計，所述中間相碳微球的含量為70％～90％，所述鍺納米顆粒的含量為25％～5％，中間相碳微球和鍺納米顆粒的總量不少于95％，所述無定形碳的含量不超過5％。

8.根據權利要求6所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述鍺納米顆粒的粒徑為1nm～50nm。

9.根據權利要求6所述的鋰離子電池鍺/碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述無定形碳起到連接鍺納米顆粒與中間相碳微球的“橋梁”作用。