[发明专利]一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及了一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，首先将纯锑粉（Sb，分析纯度＞98%）微米颗粒溶解处理，加入纯锡粉（Sn，分析纯，纯度＞98%）微米颗粒和包裹剂助剂溶剂在反应器中加热反应生成SbSn微米混合物，再将混合物SbSn移入NP‑10自传公转自带冷却装置的纳米粉碎机加入C(纳米碳管,直径10‑30nm，长度1‑10micrometers,纯度＞90%，灰粉＜0.2%，比表面积90‑350m²/g）粉通过纳米粒子和微米粒子之间的撞击粉碎磨碎摩擦剪切的作用，形成活性微粒表面发生反应附着达到改性目的的C包覆SbSn材料，最后纯化处理。

技术领域

本发明涉及多元化合物制备技术领域，特别是涉及一种锂离子电池负极纳米复合材料的制备方法，属于液相+固相结合技术。

背景技术

能源信息和环境已经成为全世界关注的三大问题，高能电池与这三大问题有密切关系，目前高能电池被广泛应用于各类电子产品等传统领域外，还在个人数字系统、便携式设备、内置式人工器官、电能储备系统、电动汽车、航天卫星、机器人等新型民用和军事领域的得到迅猛的发展。

随着工业技术的发展，人们对3C产品、航天飞行器储能电源提出更高的要求，要求比能量高;相对锂电极的电极电位低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g)，真密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富，价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。

这里需要说的是碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒，目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。近年来随着对碳材料研究工作的不断深入，已经发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构，锂在其中的嵌入－脱嵌不但可以按化学计量LiC6进行，而且还可以有非化学计量嵌入－脱嵌，其比容量大大增加，由LiC6的理论值372mAh/g提高到700mAh/g～1000mAh/g，因此而使锂离子电池的比能量大大增加。目前，已研究开发的锂离子电池负极材料主要有：石墨、石油焦、碳纤维、热解炭、中间相沥青基炭微球（MCMB）、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最有应用价值。

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。

石墨类碳材料的插锂特性是：（1）插锂电位低且平坦，可为锂离子电池提供高的、平稳的工作电压。大部分插锂容量分布在0.00~0.20V之间(vs. Li+/Li)；（2）插锂容量高，LiC6的理论容量为372mAh.g-1 ;（3）与有机溶剂相容能力差，易发生溶剂共插入，降低插锂性能。石油焦类碳材料的插、脱锂的特性是：（1）起始插锂过程没有明显的电位平台出现；（2）插层化合物LixC6的组成中，x=0.5左右，插锂容量与热处理温度和表面状态有关；（3）与溶剂相容性、循环性能好。

将来预期发展的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。锡的氧化物包括氧化亚锡、氧化锡和其混合物，都具有一定的可逆偖锂能力，偖锂能力比石墨材料高，可达500mAh/g以上，但首次不可逆容量也较大。由于Sn在与锂合金的过程中体积非常大，可以达到100-300%，材料内部可以产生支持母体，可以避免或缓冲材料的体积膨胀，使金属锂的沉积问题得到很大改善。

低成本、高性能、大功率、高安全、环境友好是锂离子电池的发展方向。锂离子电池作为一种新型能源的典型代表，有十分明显的优势，同时有一些不足需要改进。可以预料，随着研究的深入，从分子水平上设计出来的各种规整结构或掺杂复合结构的正负极材料以及相配套的功能电解液将有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将会是継镍镉、镍氢电池之后，在今后相当长一段时间内，市场前景最好、发展最快的一种电池。锂离子电池已经创造了辉煌，而未来必将有更大的辉煌。

发明内容