[发明专利]一种锂离子电池复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池复合负极材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：石墨烯22‑36份、纳米硅粉12‑18份、丁戊醇30‑40份、聚丙烯弹性体5‑8份、草酸5‑10份、丝瓜6‑8份、羧甲基纤维素钠3‑5份、高锰酸钾4‑8份、碳酸氢钠1.5‑3.4份和乙二胺2‑3份。本发明原料来源广泛，制备方法简单，通过各种原料之间的相互作用，制备的成品在首次库伦效率、放电容量和容量保持率上均有上佳表现，具有产业化的广泛利用价值。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是一种锂离子电池复合负极材料。

背景技术

近年来，消费类电子产品越来越趋于个性化和多功能化，消费者对电池的使用寿命、能量密度以及安全性更加地关注。因此，一些循环寿命长且能量密度高的负极材料被广泛地研究。锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

传统的锂离子电池负极材料是以铜箔作为集流体，铜箔不仅不能给电极片提供容量，还占电极片大部分重量，铜箔质量是活性物质的几倍甚至更高，使用铜箔为集流体使电池的能量密度降低。另外，铜箔比较致密，内部无孔洞结构，对于充放电过程中体积效应大的电极材料，铜箔集流体不能有效缓解活性物质在循环过程中的体积效应，造成活性物质在循环过程粉化易于与铜箔集流体脱离。由于硅具有最高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(小于0.5V)，近年来成为最有潜力的锂离子电池负极材料之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池复合负极材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子电池复合负极材料，包括以下重量份的原料：石墨烯22-36份、纳米硅粉12-18份、丁戊醇30-40份、聚丙烯弹性体5-8份、草酸5-10份、丝瓜6-8份、羧甲基纤维素钠3-5份、高锰酸钾4-8份、碳酸氢钠1.5-3.4份和乙二胺2-3份。

作为本发明进一步的方案：石墨烯采用三层石墨烯、多层石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：聚丙烯弹性体的平均分子量为32500-36800。

所述锂离子电池复合负极材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将丝瓜切片放入砂锅中并且加入其重量6-10倍的水浸泡30-60分钟，然后加热至沸腾，小火慢熬1.5-3小时，加入羧甲基纤维素钠继续熬制15-25分钟后，过滤得到丝瓜滤液；

步骤二，将纳米硅粉加入丁戊醇中并且超声波分散20-35分钟，得到纳米硅粉分散液；

步骤三，将石墨烯、聚丙烯弹性体、高锰酸钾、碳酸氢钠和乙二胺混合并且干法球磨至20-40目，得到第一混合物，然后向第一混合物中加入草酸和去离子水并且继续混合搅拌，然后蒸发干燥，即可得到第二混合物；

步骤四，将第二混合物、丝瓜滤液和纳米硅粉分散液充分搅拌均匀，得到第三混合物，然后将第三混合物在氮气气氛下按2.5-4摄氏度/分钟的速度升温至320-400摄氏度并且保温1-1.5小时，然后以6-8摄氏度/分钟的速度升温至650-820摄氏度并且保温5-8小时，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：步骤四中氮气气氛升温前需要对第三混合物在3.2-4.8Mpa下进行热等静压处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，制备方法简单，通过各种原料之间的相互作用，制备的成品在首次库伦效率、放电容量和容量保持率上均有上佳表现，具有产业化的广泛利用价值。

具体实施方式