[发明专利]一种锂离子电池SnS混合储能负极板及其制备方法

说明书

一种锂离子电池SnS混合储能负极板及其制备方法，属于电池储能负极板及制备方法。该负极板由SnS基复合储能电极外表面包覆缓冲碳层制得，缓冲碳层能够包覆和固定SnS/煤基活性炭/石墨烯复合储能材料中的SnS活性物质，限制其体积变化，防止活性物质从集流体上粉化和脱落；其中SnS基复合储能材料由Sn基复合储能前驱体材料硫化制备得到，将SnS基复合储能材料、负载铜的乙炔黑、聚偏氟乙烯和N‑甲基吡咯烷酮溶液混合均匀后涂板、干燥得到SnS基复合储能电极；将氧化中间相炭微球溶液和多巴胺盐酸盐超声混合后直接涂覆在SnS基复合储能电极外表面并烘干制得SnS基混合储能负极板，该负极板的比容量是现有锂离子电池负极板比容量的1.8～3.0倍；应用于混合电动汽车和纯电动车。

技术领域

本发明涉及一种电池储能负极板及制备方法，特别是一种锂离子电池SnS基混合储能负极板及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，石油等化石燃料的消耗与日俱增，造成日益紧迫的能源危机和环境问题。这其中汽车消耗的燃料占石油消耗总量的40%左右，研发新能源汽车已被列为国家重点发展的战略性新兴产业。目前，新能源汽车的主要发展对象是电动汽车，其发展的核心是动力电池，体现在电池的比能量、安全性、价格以及循环寿命等。在目前实用化的电池中，铅酸电池价格便宜但能量密度较低；超级电容器具有很高的比功率但比容量太低；镍氢电池具有较高的比功率但电池电压偏低、自放电损耗较大且放电容量受环境温度影响较大；燃料电池由于价格昂贵，短期内难易真正商品化。相比之下，锂离子电池具有良好的循环寿命和高达100~150Wh/kg的能量密度，是最有可能满足电动汽车的动力电源之一。

负极材料是锂离子电池的重要组成部分，目前应用的动力锂离子电池普遍使用石墨类负极材料，此类材料具有循环性能好、资源丰富、价格低廉等优点，但石墨类材料的比容量往往低于372 mAh g^-1且倍率性能较差。此外，石墨类炭电极电位与金属Li相近，过充电时易形成锂枝晶，影响电池的安全性。因此，开发新型负极材料是提高锂离子电池比容量和安全性的关键。

SnS基材料由于具有较高的比容量和能量密度而引起广泛关注。但SnS在充放电过程中体积变化较大、容易从集流体上粉化和脱落，导致电池稳定性差、循环性能下降等问题。为了解决上述问题，现有技术一般通过三种方式解决：（1）将SnS纳米化；（2）构建空心结构的SnS复合材料；（3）制备SnS/C复合材料。大量研究和实践表明第三种方法最为方便可行。近年来对SnS/石墨烯等SnS/C复合材料有较多报道，但石墨烯等碳材料在复合材料中的精确分散和排列不易实现，SnS与碳材料之间的组合形态随机性较大，使得活性物质在充放电循环过程中团聚、粉化，容易从集流体上脱落。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是要提供一种锂离子电池SnS基混合储能负极板及其制备方法，解决现有锂离子电池负极比容量较低和现有SnS负极中活性物质容易从集流体上脱落的问题。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括混合储能负极板以及混合储能负极板制备方法。

混合储能负极板：在SnS基复合储能电极外表面包覆缓冲碳层。

所述的SnS基复合储能电极为活性物质SnS/煤基活性炭/石墨烯复合材料，所述的活性物质SnS/煤基活性炭/石墨烯复合材料由Sn/煤基活性炭/石墨烯混合储能材料前驱体硫化制备得到。

所述的缓冲碳层由氧化中间相炭微球溶液和多巴胺盐酸盐超声混合后直接涂覆在SnS基复合储能电极外表面并烘干制得；其中，氧化中间相炭微球溶液体积和多巴胺盐酸盐质量的比例为99.5~99.9mL: 0.1~1.0g。

所述的SnS基复合储能电极包括活性物质SnS/煤基活性炭/石墨烯复合材料、聚偏氟乙烯和负载铜的乙炔黑；其中，以SnS/煤基活性炭/石墨烯复合材料质量为基数，聚偏氟乙烯占基数的7%～13%，负载铜的乙炔黑占基数的10%～18%。