[发明专利]预锂化负极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种预锂化负极材料的制备方法，具体操作为：取原始负极材料与锂金属，以电解液为传质组成原电池，进行原电池反应1‑100h，即得到预锂化负极材料。本方法将低首次库伦效率的锂电池负极材料进行预锂化。通过该方法处理所得预锂化负极材料具有极高的首次库伦效率、很好的能量密度、优异的循环性能、倍率性能以及较高的比容量，可作为锂电池负极使用。

技术领域

本发明属于化学电源技术，特别是涉及一种预锂化负极材料及其制备方法与应用。

背景技术

由于移动设备以及电动汽车和其他一些电动设备的兴起，储能装置已经引起了越来越多的关注，而在这当中，由于具有高能量密度已经良好的循环性能，锂电池吸引了科学家们极大的关注，这也导致了锂电池近年来的大发展。然而，随着高耗能设备越来越多，传统的锂电池负极石墨(372mAh/g)已经越来越跟不上人们的需求，因此大容量的负极材料替代品已经越来越受到关注。而二氧化锡(1494mAh/g)、硅(4200mAh/g)、氧化铁(1007mAh/g)作为高比容量负极材料，具有极大的潜力。虽然通过设计纳米结构可以解决其巨大的体积膨胀带来的稳定性差等问题，但是这类材料的低首次充放电库伦效率的问题仍然没有得到有效解决，因此设计一种可以提高锂电池首次充放电库伦效率的处理方法是让这类材料走向市场的关键所在。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种具有极高的首次库伦效率、很好的能量密度、优异的循环性能、倍率性能以及较高的比容量的预锂化负极材料及其制备方法，并提供了所述预锂化负极材料的应用。

本发明所述的一种预锂化负极材料的制备方法，包括以下步骤：取原始负极材料与锂金属，以电解液为传质组成原电池，进行原电池反应1-100h，得到预锂化负极材料。

所述原始负极材料为粉末状或块状的金属氧化物基锂电池负极材料，包括锡基负极材料、铁基负极材料或硅基负极材料。

所述锂金属为锂片。

所述原始负极材料与锂金属的质量比为1:0.01～10。

优选的，所述原始负极材料与锂金属的质量比为0.1～10。

所述电解液包括六氟磷酸锂溶于碳酸酯的电解液或者有机电解液，如双氟磺酰亚胺基锂电解液。

优选的，所述原电池反应时间为1～72h。

其中，所述锡基负极材料的制备方法包括以下步骤：

(1)取SnCl₄·5H₂O晶体或者SnCl₂溶于纯水中，将得到的水溶液加热至90～230℃，保持3～72小时，得到第一混合液，冷却至室温；

(2)向步骤(1)冷却后的第一混合液中加入葡萄糖或者蔗糖，搅拌溶解后，加热至90～230℃保持1～72小时，得到第二混合液，冷却至室温；

(3)将步骤(2)冷却后的第二混合液离心，取沉淀物冻干，然后置于300～900℃，氮气或者氩气气氛中煅烧1-20h，得到粉末状的锡基负极材料。

优选的，步骤(1)中，所述得到的水溶液是指将0.1～50g SnCl₄·5H₂O晶体或者SnCl₂，溶于10-200mL纯水中。

优选的，步骤(2)中，加入的葡萄糖或者蔗糖与SnCl₄·5H₂O晶体或者SnCl₂的质量比为0.5～20:1。

进一步优选的，步骤(2)中，加入的葡萄糖或者蔗糖与SnCl₄·5H₂O晶体或者SnCl₂的质量比为0.5～5。