[发明专利]一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于具体的方法步骤如下：

(1)制备负极材料与催化剂的混和溶液

先按照负极材料：催化剂的质量比为100∶0.1～10的配比，将负极材料和催化剂混合加入在溶剂中，搅拌均匀后制成浓度为0.01～10g/ml混和溶液；

其中：负极材料为炭材料、过渡金属氧化物、锡基或硅基氧化物的1种或2种，其平均粒径为0.1-50微米，当负极材料为2种时，2种负极材料的质量比为1∶1～10；所述炭材料为天然石墨，或者人工石墨，或者沥青焦，或者碳纤维，或者无定形碳；所述过渡金属氧化物为LiTi₂O₄，或者Li₄Ti₅O₁₂，或者TiO₂，或者V₂O₃；所述锡基或硅基氧化物为SnO，或者SnO₂，或者SiO，或者SiO₂；

其催化剂为含有Co³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺中的1种或2种的化合物，当催化剂为2种化合物时，2种化合物中金属阳离子的摩尔比为1∶1～10；

其溶剂为水或无水乙醇或丙酮；

(2)除掉溶剂

第(1)步完成后，采用直接加热法或者喷雾干燥法除掉混合溶液中的溶剂，当直接采用直接加热法时，将第(1)步制备出的混合液加热至温度为50～100℃直至蒸发除掉溶剂为止；当采用喷雾干燥法时，将第(1)步制备出的混合液在喷雾干燥器内、在温度为50～80℃的条件下进行喷雾干燥，直至除掉溶剂为止；

(3)化学气相沉积

在第(2)步完成后，将第(2)步制备出的表面均匀负载催化剂的负极材料放置于高温气氛炉中，先通入惰性气体，即高纯氮气、或氦气、或氩气，在惰性气氛中、在温度400～900℃下恒温加热0.5～2小时后，再通入碳氢混合气体，即乙烯、乙炔、二甲苯、甲烷、乙烷、正己烷、一氧化碳中的一种含碳气体与氢气的混合气，含碳气体∶氢气的体积比为1∶0.1～10，在温度为400～900℃下、恒温加热0.5～2小时进行化学气相沉积，然后停止加热并切断气源。

2.按照权利要求1所述的一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于具体的步骤如下：

第(1)步中，负极材料球形天然石墨∶催化剂硝酸镍的质量比为100∶0.1的比例，球形天然石墨的平均粒径为20微米，将球形天然石墨和硝酸镍混合在溶剂水中，制成浓度为0.01g/ml混和溶液；

第(2)步中，采用直接加热法，加热至温度100℃，蒸发至除掉水溶剂为止；

第(3)步中，先通入高纯氮气，在高纯氮气气氛中、在温度400℃下恒温加热0.5小时后，再将气氛换成乙烷和氢气的混合气体，其中乙烷∶氢气的体积比为1∶0.1，在温度为400℃下、恒温加热0.5小时进行化学气相沉积。

3.按照权利要求1所述的一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于具体的步骤如下：

第(1)步中，负极材料石墨化中间相碳微球∶催化剂二茂铁的质量比为100∶1，石墨化中间相碳微球的平均粒径为15微米，将石墨化中间相碳微球和二茂铁混合在溶剂丙酮溶剂中，制出浓度为1g/ml混和溶液；

第(2)步中，采用喷雾干燥法，在喷雾干燥器内在50℃下进行喷雾干燥，至除掉丙酮溶剂为止；

第(3)步中，先通入高纯氩气，在温度为900℃下恒温加热1小时后，再将气氛换成二甲苯和氢气的混合气体，其中二甲苯∶氢气的体积比为1∶0.5，在温度为900℃下、恒温加热2小时进行化学气相沉积。

4.按照权利要求1所述的一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于具体的步骤如下：

第(1)步中，LiTi₂O₄与催化剂二茂铁的质量比为100∶10，LiTi₂O₄的平均粒径为0.1微米，将LiTi₂O₄和二茂铁混合在溶剂无水乙醇中并混和搅拌均匀，制成浓度为5g/ml混和溶液；

第(2)步中，采用喷雾干燥法，在喷雾干燥器内在温度为80℃下进行喷雾干燥至除掉溶剂无水乙醇为止；

第(3)步中，先通入高纯氦气，在温度为600℃下恒温加热2小时后，再将气氛换成正己烷和氢气的混合气体，其中正己烷∶氢气的体积比为1∶0.3，在温度为600℃下恒温加热1.5小时进行化学气相沉积。