[發(fā)明專利]一種鋰電池負(fù)極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010280381.9
• 申請(qǐng)日: 2020-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN111453773A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶健君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陶健君
• 主分類號(hào): C01G49/00
• 分類號(hào): C01G49/00;H01M4/38;H01M4/485;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 合肥中博知信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34142
• 代理人: 徐俊杰

本發(fā)明公開了一種鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟S1、多孔空心Zn?Hf?Fe?O的制備；步驟S2、多孔空心Zn?Hf?Fe?O表面處理；步驟S3、燒結(jié)。本發(fā)明還公開了根據(jù)所述鋰電池負(fù)極材料的制備方法制備得到的鋰電池負(fù)極材料。本發(fā)明公開的鋰電池負(fù)極材料具有較高的導(dǎo)電性、量保持率和理論比容量，應(yīng)用該鋰電池負(fù)極材料的鋰電池循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，電池能量轉(zhuǎn)換效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

由于以石油和煤為主的化石燃料的不斷消耗，以及對(duì)于環(huán)境污染的不斷加重，如當(dāng)前的霧霾天氣以及汽車尾氣已經(jīng)成為人類健康的頭號(hào)殺手等，已經(jīng)嚴(yán)重影響人類健康和生存環(huán)境。越來(lái)越多的人將目光投向新能源技術(shù)，開發(fā)新能源成為眾多國(guó)家的能源戰(zhàn)略重點(diǎn)，鋰電池是其中的一個(gè)重要方向，鋰電池以其優(yōu)異的性能正成為最有潛力的動(dòng)力源之一。

作為儲(chǔ)鋰的主體，負(fù)極材料在鋰離子電池中起著很重要的作用，其容量是影響電池容量的重要因素之一，其性能的好壞直接影響鋰離子電池的電池容量和循環(huán)使用壽命。目前，常見的鋰電池負(fù)極材料仍以各種碳材料為主，但是碳負(fù)極材料存在缺陷：首次放電過(guò)程中生成SEI膜(固體電解質(zhì)膜)，造成不可逆容量損失，這就限制了鋰電池的應(yīng)用。作為對(duì)上述材料的改進(jìn)，納米過(guò)度金屬氧化物由于其較高的理論比容量，而且容量保持率高，引起了研究者們的廣泛關(guān)注，但這類過(guò)渡金屬氧化物材料在鋰離子嵌入和脫出的過(guò)程中會(huì)有較大的體積膨脹和收縮變化，從而導(dǎo)致電極材料的粉化，進(jìn)而與集流體失去電接觸，極大的影響了此類材料的循環(huán)性能以及應(yīng)用。其次，與傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料相比，這些材料具有較差的電子傳導(dǎo)率。

發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410800266.4公開了一種鋰電池用硅碳負(fù)極材料的制備方法，其通過(guò)高能球磨混合、有機(jī)碳包覆、高溫碳化步驟以及微氧化步驟，使硅表面氧化一層二氧化硅層，并對(duì)石墨和熱解炭進(jìn)行氧化造孔作用，二氧化硅電化學(xué)惰性層能在一定程度是哪個(gè)抑制硅的體積膨脹，而多孔結(jié)構(gòu)則能在一定程度上緩解硅的體積膨脹，從而在一定程度上提高硅碳負(fù)極材料的循環(huán)性能，但該工藝過(guò)程較多，控制點(diǎn)較多，不利于產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的產(chǎn)品一致性控制。

因此，開發(fā)一種制備工藝簡(jiǎn)單、易操作，循環(huán)性能好，比容量高，導(dǎo)電性佳的鋰電池負(fù)極材料符合市場(chǎng)需求，具有廣泛的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用前景，對(duì)促進(jìn)鋰電池儲(chǔ)能材料行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋰電池負(fù)極材料，該鋰電池負(fù)極材料具有較高的導(dǎo)電性、量保持率和理論比容量，應(yīng)用該鋰電池負(fù)極材料的鋰電池循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，電池能量轉(zhuǎn)換效率高。同時(shí)，本發(fā)明還提供了所述鋰電池負(fù)極材料的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單易行，制備效率和成品率高，對(duì)設(shè)備依賴性小，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效率、社會(huì)效益和生態(tài)效益的完美結(jié)合。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、多孔空心Zn-Hf-Fe-O的制備：將鋅鹽、鉿鹽、鐵鹽攪拌溶解于醇溶劑中，將溶液轉(zhuǎn)移到聚氟乙烯內(nèi)襯的水熱反應(yīng)釜中，在180-220℃反應(yīng)18-26h。取出反應(yīng)釜，待反應(yīng)體系冷卻后，離心，用丙酮和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌粗產(chǎn)物，后在85-95℃的真空干燥箱中干燥至恒重，然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛中熱處理1-3小時(shí)，得到多孔空心Zn-Hf-Fe-O；

步驟S2、多孔空心Zn-Hf-Fe-O表面處理：將經(jīng)過(guò)步驟S1制成的多孔空心Zn-Hf-Fe-O分散于有機(jī)溶劑中，再向其中加入異丙烯基硼酸頻哪醇酯、雙(三乙氧基硅基)乙烯、納米硅粉、二乙基環(huán)己基氨基乙烯磷、引發(fā)劑，在氮?dú)饣蚨栊詺怏w氛圍，70-80℃下攪拌反應(yīng)3-5小時(shí)，后離心，用丙酮和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌粗產(chǎn)物，最后在85-95℃的真空干燥箱中干燥至恒重，再碾磨過(guò)100-300目目篩，得到表面處理的多孔空心Zn-Hf-Fe-O；