[發明專利]一種快充型鋰電池負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110047185.1
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112701291A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 陳慶;廖健淞;司文彬;白濤
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/587;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
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本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種快充型鋰電池負極材料的制備方法。具體公開了通過銅鹽還原形成的銅納米線與碳纖維被纖維素膜吸附后進行提拉，形成納米線的定向排布后，經過加熱使其氧化、緊密接觸，獲得具有定向排列納米線的定向膜，有效提高鋰離子在電極內部的遷移率，最大程度的降低負極材料的內阻，有效提高電池的快充性能和循環性能，同時多孔纖維素膜片基底使材料本身具有較高的柔韌性和形變空間，在鋰離子嵌入過程中不會由于結構不可逆崩壞引起容量下降，而且組裝過程中無需額外的粘結劑和導電劑。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種快充型鋰電池負極材料的制備方法。

背景技術

近些年，鋰離子電池電動汽車取得了快速進展。但客戶對電動汽車的接受程度仍然有限。對于消費者來說，續航里程長、快速充電使達到使用的關鍵.

一般，通過提高電池能量密度可以很好的解決電動汽車的續航問題。目前市場推出的長續航電動汽車基本可以滿足消費者通勤需要。現有運行的電動汽車可以使用交流電(AC)或直流電(DC)基礎設施充電，直流電還能提供更高的充電速度，鑒于當前充電樁等基礎設施還不完善的現狀，電池的快充技術需求格外重要。

快充技術固然可以縮短充電時間，但是過高的充電速度也會導致電池的衰減速度加快，影響電動汽車的使用壽命。一般的，在快速充的過程中負極由于動力學條件相對比較差，因此在快速充電的過程中容易發生析鋰，進而減少負極可供鋰離子嵌入的有效面積，造成電池性能的劣化。

鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解液四部分組成，其中正極材料是商業化鋰離子電池中決定電池性能和成本的關鍵。商業化的石墨負極材料具有優異的結構穩定性和循環性能，但其容量較低，且較大的比表面積使其對電解液較為敏感，使得鋰離子的嵌入帶有方向性。同時由于石墨層間的間隙較窄，對鋰離子的嵌入帶來了不利的影響。

專利CN109546099A提出一種石墨復合負極材料及其制備方法、鋰離子電池，通過鈦、錫對石墨摻雜，擴展石墨內部的層間距，提高鋰離子的擴散速度，通過氮化物對石墨表面包覆處理降低鋰枝晶的生長。專利CN108878893A提出一種快充鋰離子電池負極用改性集流體及其制備方法，通過碳納米管、鈦酸鋰涂層對石墨進行表面處理，以緩解負極材料由于結構形變帶來的容量損失。專利CN110752361B提出了一種鋰電池改性硅基負極材料的制備方法，制備工藝步驟包括：（1）、將硝酸鎂、硝酸鋁、硅酸鈉、十二烷基硫酸鈉溶解于蒸餾水中，加入檸檬酸調整pH值為4，加入丙烯腈單體和引發劑，滴加氫氧化鈉和硅酸鈉的混合溶液，獲得有機相緊密復合的水滑石；（2）、將有機相緊密復合的水滑石與石墨烯共混并壓制為片狀，經預氧化、高溫碳化后，形成具有石墨相的碳纖維，向片材表面噴涂一層鎂粉，升溫處理30min，再降溫，洗滌，獲得所需的負極材料，制備的負極材料具有較寬的層間距，石墨相碳層間鑲嵌具有較大比表面積的納米硅。然而，這類處理方法所制備的負極材料仍然存在大電流下負極嵌鋰能力不佳、負極不可逆形變導致容量損失較大的特點。因此，為了提高鋰離子電池快充能力，對負極材料進行進一步改進和優化具有十分重要的實際意義。

發明內容

針對現有鋰電池負極快充能力較差的缺點，本發明提出一種快充型鋰電池負極材料的制備方法。本發明通過銅鹽還原形成的銅納米線與碳纖維被纖維素膜吸附后進行提拉，形成納米線的定向排布后，經過加熱使其氧化、緊密接觸，獲得具有定向排列納米線的定向膜，有效降低負極材料的的內阻，提高鋰離子的嵌入能力。

一種快充型鋰電池負極材料的制備方法，其特征在于制備工藝步驟如下：

（1）將3-4重量份質量分數為10%的多乙烯多胺水溶液加入到1重量份質量分數為6%的硝酸銅溶液中，然后加入22-24重量份質量分數為38%的氫氧化鈉水溶液并在80℃水浴條件下加熱，3-5min后加入2-3重量份質量分數為2%的水合肼溶液，16-18min后在加入4-6重量份質量分數為10%的水合肼溶液，靜置1h-1.5h獲得銅納米線懸濁液；將1.2-1.5重量份納米碳纖維以及5-6重量份去離子水加入所述銅納米線懸濁液中超聲處理，獲得銅納米線/納米碳纖維分散液；