[发明专利]复合型锂电池负极材料及其制备方法和锂电池负极、锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及复合型锂电池负极材料及其制备方法和锂电池负极、锂电池。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源医乏，各国都在努力寻找新的绿色环保可持续发展的能源。锂电池是迄今为止通用性最强、适应性最广的二次电池，具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高等优点。

采用石墨烯衍生物复合材料作为锂电池电极材料，主要是利用其优良的导电性能，提高电极材料的倍率性能和导电率。同时，石墨烯衍生物独特的二维结构，可以对纳米材料进行负载，包覆，编织，从而形成疏松的网状结构，这种结构既可以缓冲材料在充放电过程中的体积膨胀，又可以防止材料在充放电过程中的聚集，从而提高循环性能。

二硫化锡具有较高的理论比容量，是一种很有潜力的锂电池负极材料。发明专利CN102412394A公开了一种制备层状二硫化锡二氧化硅核壳纳米棒的方法，核壳纳米结构缓冲锡基材料的体积膨胀，有利于提高层状二硫化锡纳米棒的循环性能。将二硫化锡与石墨烯衍生物简单复合能够提高其作为负极材料的稳定性。但石墨烯衍生物作为锂电池负极材料也存在一些问题：石墨烯衍生物很容易由于范德华力再重新堆积到一起，影响锂离子在石墨烯衍生物中的传输，进而导致石墨烯衍生物的倍率性能下降。因此对不同方法制备石墨烯衍生物材料的结构参数及表面官能团、结构缺陷、异质原子如氮、氧、氢等如何影响其电化学储锂性能需要深入研究，特别是石墨烯衍生物作为负极材料在充放电过程中容量衰减及电压滞后的原因尚需深入理解。在石墨烯衍生物复合材料方面，目前报道的绝大多数石墨烯衍生物复合材料仍然是石墨烯衍生物和活性材料的简单混合，在多次充放电后，活性材料可能与石墨烯衍生物脱落，从而导致锂电池性能下降。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一是提供复合型锂电池负极材料，该复合型锂电池负极材料具有容量高、循环稳定性好的特点。

本发明的第二个目的是提供一种锂电池负极材料的制备方法，该制备方法中原料来源广，制备成本低，制备方法简单。

本发明的第三个目的是提供一种锂电池负极。

本发明的第四个目的是提供一种锂电池。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合型锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：将含有锡源、硫源、石墨烯衍生物、表面活性剂和碱源的溶液在160～240℃下进行水热反应，得到复合型锂电池负极材料。

一种复合型锂电池负极材料，根据上述制备方法制备得到。

一种锂电池负极，包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，所述负极活性物质为上述复合型锂电池负极材料。

一种锂电池，包括正极、隔膜、电解液和负极，所述负极为上述锂电池负极。

通过上述技术方案，本发明中石墨烯衍生物的表面具有丰富的官能团，能有效抑制电池的放电产物中聚硫锂的损耗和穿梭效应，提高电池的循环性能；石墨烯衍生物还能提高硫化锡的导电性，提高电池的库伦效率；此外，石墨烯衍生物包覆在硫化锡的表面，能够有效抑制硫化锡在充放电过程中的体积膨胀，抑制放电过程中单质锡和硫化锂的团聚，从而提高电池的循环性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1中锂电池负极材料的TEM图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种所述负极材料的制备方法，包括以下步骤：将含有锡源、硫源、石墨烯衍生物、表面活性剂和碱源的溶液在160～240℃下进行水热反应，得到复合型锂电池负极材料。

本发明通过水热法，在石墨烯衍生物的表面生长了硫化锡纳米粒子，由于石墨烯衍生物表面含有大量的官能团，能够与硫化锡纳米粒子产生较强的结合力，此外碱源不仅能够促使硫化锡纳米管的生成，还能够活化石墨烯衍生表面的官能团。