[发明专利]锂离子电池负极材料的制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池。

背景技术

当前，人类正面临着资源估计和生存环境恶化的双重挑战。为此，世界各国正在努力研发新材料，推进低碳生活的新理念，促进人类社会由目前的高能耗、高消耗生活生产方式转向节能型、可循环的可持续发展方式。具体为大力推广清洁能源的应用，如太阳能、风能在发电领域的应用，以及使用混合动力汽车或纯电动汽车代替目前使用汽油的传统汽车。

清洁能源和新型汽的应用均离不开中大型储能电池和动力电池。在众多储能电池和动力电池中，锂离子二次电池由于具有较高的能量密度和较长的使用寿命，已经逐渐取代传统的镍氢/镍镉二次电池，其在新能源汽车、风电储能和太阳能储能等新兴领域拥有巨大发展前景。

锂离子电池的关键部件包括正极、负极、电解液和隔膜，它们共同决定了锂离子电池的性能。锂离子电池正极主要有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等，每种材料都有相应的应用领域；目前，商业化锂离子电池的负极是碳基材料。其它候选负极材料包括硅系、锡系等，这些材料的性能还不能满足商业化需要。目前，商业化锂离子电池的碳基负极材料主要是天然类石墨及其改性后的衍生品、人工石墨材料等。

天然石墨材料的缺点是杂质含量较高，与人工石墨产品相比，天然石墨的优点是比较容易压实，即单位体积内可以填充更多的活性电极材料，不过其最大的缺点是与锂离子电池电解液的浸润性不好。

本质上锂离子电池负极的结构是一个多孔电极，孔内是否存在电解液对电池性能影响很大，如果负极与电解液的浸润性不好，多孔电极的孔内就没有电解液，或者是电解液的含量很少，没有被电解液润湿的石墨碳材料在电池的工作中是不会参与充放电过程的，因此导致电池的比容量降低。因此，改进负极石墨碳材料与电解液的浸润性对于提高锂离子电池的能量密度十分关键。

现有改进的途径主要包括新型导电剂、粘结剂的开发。不过，即使导电剂和粘结剂的浸润性再好，也不会明显改进石墨碳负极材料对电解液的浸润性，因为在负极中导电剂与粘结剂的添加量十分有限，负极的主题仍然是石墨碳材料。最根本的方法是直接改进石墨碳负极材料的浸润性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种锂离子电池负极材料的制备方法、锂离子电池负极及锂离子电池，本发明提供的锂离子电池负极材料和锂离子电池负极对电解液具有良好的浸润性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子电池负极材料的制备方法，尤其是，将石墨碳材料置于等离子体处理装置中进行处理，获得锂离子电池负极材料。

优选的，在上述的锂离子电池负极材料的制备方法中，所述等离子体处理装置中的气氛选自氨气、氧气、空气、二氧化碳、硫化氢或水汽。

优选的，在上述的锂离子电池负极材料的制备方法中，所述等离子体处理装置中的气压为1Pa～100Pa，温度为-30～80℃，等离子体处理的功率为1W～1000W/cm²，所述石墨碳材料处理的时间为2min～2h。

本发明还公开了一种锂离子电池负极，尤其是，所述锂离子电池负极包括导电基体和上述的锂离子电池负极材料，所述锂离子电池负极材料涂覆于所述导电基体上。

本发明还公开了一种锂离子电池，尤其是，包括：正极、上述的锂离子电池负极、设置在正极和负极之间的隔膜和电解液。

本发明还公开了一种锂离子电池负极的制备方法，尤其是，包括如下步骤：

(1)将石墨碳材料涂覆于导电基体上；

(2)将涂覆有石墨碳材料的导电基体置于等离子体处理装置中进行处理，获得锂离子电池负极。

优选的，在上述的锂离子电池负极的制备方法中，所述等离子体处理装置中的气氛选自氨气、氧气、空气、二氧化碳、硫化氢或水汽。

优选的，在上述的锂离子电池负极的制备方法中，所述等离子体处理装置中的气压为1Pa～100Pa，温度为-30～80℃，等离子体处理的功率为1W～1000W/cm²，所述涂覆有石墨碳材料的导电基体的处理的时间为2min～2h。

本发明还公开了一种上述所制得的锂离子电池负极。

本发明还公开了一种锂离子电池，尤其是，包括：正极、上述的锂离子电池负极、设置在正极和负极之间的隔膜和电解液。