[發明專利]鋰離子電池負極材料、負極片、電池及負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202011444908.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN114512669A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李肖輝;陳北海;陳干杰;張躍偉;古領先;王京;魏小鋒;孫玉民;江艦;李躍鋒
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許昌許繼電科儲能技術有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/48;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 朱曉娟

本發明涉及一種鋰離子電池負極材料、負極片、電池及負極材料的制備方法，通過在SnO₂表面包覆一層二維導電網絡的石墨烯來增強SnO₂材料的穩定性和導電性，采用本發明提供的SnO₂/G復合材料作為鋰離子電池負極材料電化學性能優異，具有較長的循環壽命、較高的比容量，并且由于石墨烯具有的二維網狀結構，保證了電極片具有較好的機械性能，從而極大的改善了現有技術中的SnO₂負極片循環穩定性差的問題。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池負極材料、負極片、電池及負極材料的制備方法。

背景技術

目前，儲能行業發展迅速，在最近一段時間內，國家相繼出臺了很多的政策，來支持和儲能行業市場的發展。其中，電化學儲能占據著絕對重要的地位，電化學儲能中應用最廣泛的是鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池能量密度高、安全性能好、循環壽命長成為了電化學儲能應用最廣泛的電池。市場上應用比較多的鋰離子電池負極材料主要包括：石墨類、硅基復合材料、錫基復合材料及金屬氧化物等。其中石墨具有較低嵌/脫鋰電壓且儲量豐富、價格低廉，在相當長的一段時間里占據了鋰離子電池負極材料的主導地位。但是石墨的理論比容量只有372mAh·g-1，而SnO2的理論比容量可以達到782mAh·g-1，因此以氧化錫(即SnO₂)材料為負極材料在改善鋰離子電池的比容量方面具有一定的優勢。但是SnO₂作為負極材料有電導率低、體積膨脹收縮等問題，會抑制電池的循環壽命。

一般來說，鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解液、結構殼體等部分組成，其中負極材料在鋰離子電池中占據著非常重要的作用，負極材料理論比容量的高低、導電性的強弱對鋰離子電池的電話性能影響非常大，同時也是現在電池工業中利潤很高的一個組成部分。

發明內容

基于現有技術的上述情況，本發明的目的在于通過在SnO₂表面包覆一層二維導電網絡的石墨烯來增強SnO₂材料的穩定性和導電性，以改善現有技術中的SnO₂負極片循環穩定性差的問題。

為達到上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種鋰離子電池負極材料，所述負極材料包括納米錫氧化物和氧化石墨烯，所述納米錫氧化物的表面包覆一層氧化石墨烯。

進一步的，所述納米錫氧化物與氧化石墨烯的質量比為(5～10)：1。

根據本發明的第二個方面，提供了一種鋰離子電池負極片，所述負極片包括鋰離子電池負極材料、粘結劑和導電劑；其中，所述鋰離子電池負極材料包括如本發明的第一個方面所述的負極材料。

進一步的，所述鋰離子電池負極材料、粘結劑和導電劑的質量比為(6～8)：(2～1)：(2～1)。

根據本發明的第三個方面，提供了一種鋰離子電池，包括正極片和負極片，所述負極片包括如本發明的第二個方面所述的負極片。

根據本發明的第四個方面，提供了一種鋰離子電池負極材料的制備方法，包括步驟：

對二水氯化錫水溶液進行持續攪拌，得到納米錫氧化物；

將濃硫酸、石墨和硝酸混合并進行反應，得到固體氧化石墨烯；

將得到的納米錫氧化物和固體氧化石墨烯按照預設質量比混合并進行反應，得到納米錫氧化物和固體氧化石墨烯復合的所述負極材料。

進一步的，所述對二水氯化錫水溶液進行持續攪拌，包括第一次攪拌和第二次攪拌；

所述第一次攪拌包括將二水氯化錫和雙蒸餾水的混合溶液持續攪拌至PH值達到8-10；

所述第二次攪拌包括攪拌至得到白色沉淀物。

進一步的，所述將濃硫酸、石墨和硝酸混合并進行反應，包括步驟：