[发明专利]锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明揭示了锂离子电池负极材料及其制备方法，其中锂离子电池负极材料，包括负极材料本体和弹性离子电导高分子包覆层；所述负极材料本体上包覆指定质量比例的弹性离子电导高分子包覆层；所述弹性离子电导高分子包覆层包括：弹性高分子材料和离子电导高分子材料。本发明采用弹性离子电导高分子包覆层对锂离子电池负极材料进行性能改进，弹性离子电导高分子包覆层可承受较大的应力膨胀，维持负极本体材料在充放电过程中界面稳定，从而抑制SEI膜的增厚，降低负极极片在循环过程中厚度反弹；同时弹性离子电导高分子包覆层的离子电导特性，可抑制电解液在负极材料本体表面发生还原分解，在提高锂离子迁移速率的同时，提高锂离子电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及到新能源技术领域，特别是涉及到锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

根据工信部的《节能与新能源汽车技术路线图》，到2020年，纯电动汽车动力电池单体能量密度要达到350Wh/kg，系统能量密度要达到250Wh/kg，然而按照目前的高镍三元正极(200mAh/g)匹配高容量石墨负极(360mAh/g)，单体电芯能量密度极限值无法突破300Wh/kg。目前商业化的正负极材料其克容量均很接近其理论克容量(层状三元理论克容量273-278mAh/g，石墨负极理论克容量372mAh/g)，因此，若要实现单体电芯350Wh/kg能量密度要求，开发新型更高容量的正负极材料显得十分迫切。

硅基负极材料或锡基负极材料有较高的理论克容量，但在充放电时，其合金化过程和去合金化过程，体积膨胀和收缩高达300％，会导致硅颗粒或锡颗粒从集流体上脱落，导致活性颗粒之间电失活；同时硅颗粒或锡颗粒破碎，致使形成的SEI膜不稳定，充放电时会不停消耗电解液，从而导致循环寿命极差。

目前针对硅基负极材料或锡基负极材料膨胀、颗粒破碎、SEI膜不稳定等问题，主要有两种优化途径：1)结构优化，如表面碳包覆，颗粒尺寸纳米化，金属元素掺杂形成硅合金或锡合金；2)与石墨复配，降低硅或锡的含量比例。但硅或锡颗粒纳米化，仅解决了硅或锡粒子破碎问题，并未解决其体积膨胀问题；同时纳米颗粒比表面积大，导致其体积能量密度低；而且纳米薄膜、纳米线的制备工艺复杂，成本高昂，且无法批量成产；此外纳米颗粒的均匀分散及打浆工艺也存在技术挑战。表面碳包覆，可一定程度上降低膨胀，但碳层会随着膨胀逐渐破裂，形成新的界面，不断消耗电解液以及产气，同时SEI膜厚度逐渐变厚，阻抗越来越大，恶化循环。引入金属或与石墨复配，可降低硅基负极材料或锡基负极材料的膨胀，但牺牲较多的克容量，发挥不出高容量特性。

因此，现有技术还有待改进。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种锂离子电池负极材料，旨在解决现有高容量负极材料本体因体积膨胀和收缩而不能稳定发挥高容量性能的技术问题。

本发明提出一种锂离子电池负极材料，包括负极材料本体和弹性离子电导高分子包覆层；

所述负极材料本体上包覆指定质量比例的弹性离子电导高分子包覆层；

所述弹性离子电导高分子包覆层包括：弹性高分子材料和离子电导高分子材料。

优选地，所述弹性离子电导高分子包覆层由弹性高分子材料和离子电导高分子材料共聚而成。

优选地，所述弹性离子电导高分子包覆层的包覆量为所述负极材料本体的质量的0.1％至5％。

优选地，还包括碳包覆层，所述碳包覆层位于所述负极材料本体和所述弹性离子电导高分子包覆层之间。

优选地，所述碳包覆层为无定型碳包覆层；所述碳包覆层占比所述负极材料本体的质量的1％至6％。

本发明还提供了一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括：

称取第一指定量的低分子量有机胺或尿素分散于等摩尔比的低分子量有机酸中，搅拌均匀生成末端具有氨基的低聚物；