[发明专利]一种负极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种负极材料、其制备方法及锂 离子电池。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对自己的生活环境要求越来越高。另外， 由于化石能源的使用，环境污染日益严重。因此，以绿色二次电池为动力的 二次能源越来越受到人们的重视，被视为是解决能源枯竭和环境污染的有效 途径。

随着以绿色二次电池为动力的二次能源的迅速发展，各种新能源电动汽 车及便携式电子设备、电动工具的广泛使用和高速发展，对化学电源的要求 也相继提高。锂离子电池由于开路电压高、能量密度大、重量轻和自放电低 等优点在这些领域得到日益广泛的应用。但是，锂离子电池的使用寿命和功 率性能并不尽人意，尤其是在电动汽车上。这是因为电池在充放电循环或存 储使用时，负极的SEI膜(solid electrolyte interphase，固体电解质相界面)不 断被破坏。为了修复不断受损的SEI膜，形成新的SEI膜，需要消耗大量的锂 源，这样致使电池容量快速下降，使用寿命急剧衰减，这就限制了锂离子电 池的应用，阻碍了锂离子电池行业的发展。因此，提高负极材料的性能是提 高锂离子电池性能的有效途径。

目前，商品化的锂离子电池中负极材料大多采用石墨材料，它的优点是 有较高的比容量(约372mAh/g)，低的电极电位(＜1.0V vs.Li+/Li)，高的 首次效率和优良的导电性能。并且，石墨材料的结构完整，嵌锂位置多，所 以容量较高，并且价格便宜，是非常理想的锂离子电池负极材料，

但是，石墨表面存在大量与电解液反应的活性位点，单纯使用石墨会消 耗电解液，导致现有的锂离子电池的循环性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负极材料、其制备方法及锂离子电池，使用 本发明提供的负极材料制备得到的锂离子电池具有较好的循环性能。

本发明提供一种负极材料，包括石墨和沉积在所述石墨上的无定形碳。

优选的，所述石墨上无定形碳的沉积量为0.5～5wt％。

优选的，所述负极材料的振实密度为0.9～1.5g/cm³。

本发明提供一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将石墨与过渡金属化合物混合，进行加热，得到负载有过渡金属化合 物的石墨；

B)将还原剂与所述步骤A)得到的负载有过渡金属化合物的石墨混合， 进行还原，得到负载有过渡金属的石墨；

C)将无定形碳碳源与所述步骤B)得到的负载有过渡金属的石墨混合， 进行沉积，得到沉积有无定形碳的石墨；

D)将所述步骤C)中得到的沉积有无定形碳的石墨上的过渡金属去除， 得到负极材料。

优选的，所述过渡金属化合物包括过渡金属氯化物；

所述步骤B)得到的负载有过渡金属的石墨上过渡金属的负载量为 0.05～0.15wt％。

优选的，所述过渡金属化合物包括镍的氯化物、铁的氯化物和钴的氯化 物中的一种或几种。

优选的，所述还原剂包括氢气和/或肼。

优选的，所述无定形碳碳源包括气体碳氢化合物和/或液体碳氢化合物。

优选的，所述步骤C)中沉积的温度为600～800℃；

所述步骤C)中沉积的时间为0.5～1.5小时；

所述步骤C)得到的沉积有无定形碳的石墨上无定形碳的沉积量为 0.5～5wt％。

本发明提供一种锂离子电池，包括正极、负极和电解液；

所述负极包括上述技术方案所述的负极材料或上述技术方案所述的制备 方法得到的负极材料。

本发明提供一种负极材料，包括石墨和沉积在所述石墨上的无定形碳。 本发明提供的负极材料中，无定形碳由于其特殊的体相结构而具有优异的功 率性能，并且无定形碳表面特殊的官能团对SEI膜的稳定性有一定促进作用； 同时无定形碳能够覆盖天然石墨表面存在的大量活性位点，阻止石墨与电解 液的反应，提高锂离子电池的循环性能。