[发明专利]用于锂离子电池的负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电池的负极材料及其制备方法。该制备方法包括：将锂源溶于第一溶剂中得到第一溶液，将钛源溶于第二溶剂中得到第二溶液；将碱溶于第三溶剂中得到碱性化合物溶液；将纳米硅粉和碳纳米管分散在第四溶剂中得到第一混合溶液；将上述溶液滴加至第一混合溶液中，得到第二混合溶液；对第二混合溶液进行沉淀获得沉淀物，并对沉淀物进行改性处理得到用于锂离子电池的负极材料。本发明使得钛酸锂材料在保证自身晶格结构及零应变的基础上，增加了材料的Li⁺容量，增加了材料能量密度，且其循环性和倍率性能没有明显减弱，采用共沉淀的方法制备，在沉淀时相互掺杂包覆，形成立体层装或网状结构，从而能够有效提高包覆效果。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种用于锂离子电池的负极材料及其制备方法。

背景技术

当今社会能源紧缺、环境问题日益严峻，人们越来越重视可再生资源及二次能源的开发；锂离子电池因其高效可循环和清洁无污染的特性，在当今社会备受推崇。目前不同的锂离子电池在能量密度、循环性能、耐温性能、安全性能和快速充放电性能各异，但终究缺少一种锂离子电池各项综合指标全面领先，因此开发综合性能优异的锂离子电池是我们这代科研人员的不懈追求。

尖晶石型钛酸锂是一种“零应变”材料，晶胞参数在锂离子嵌入和脱出前后几乎不发生变化，从而使其具有优良的循环性能和平稳的放电电压。钛酸锂电池具有优异的循环性能、耐温性能、安全性能和快速充放电性能，但因其能量密度不高和价格昂贵一直被人诟病，因此掺杂改性钛酸锂材料以增加其能量密度、降低成本具有重要意义。

硅具有已知锂离子电池负极材料中最大的理论比容量（3572mAh/g），但其导电性不佳且体积变化巨大，循环性能奇差。虽然碳硅材料的复合使膨胀减小，但其仍存在较大的膨胀,如何有效解决碳硅复合材料的膨胀问题，提高首次放电效率，提高电池的循环寿命和安全性，仍是本领域技术人员需要为之继续努力的技术问题。引入钛酸锂可以为硅提供良好的机械支撑，钛酸锂包覆层能够有效地抑制硅在脱锂和嵌锂过程中产生的剧烈的体积变化，减低内部的接触损失，进而改善内阻及脱/ 嵌锂的进行，但现有的碳硅掺杂钛酸锂负极材料受制备方法的限制，碳酸锂的包覆效果差，进而影响锂离子电池的性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于锂离子电池的负极材料的制备方法及采用该制备方法制备的负极材料，采用共沉淀的方法制备，在沉淀时相互掺杂包覆，形成立体层装或网状结构，从而能够有效提高包覆效果，进而提高采用该负极材料的锂离子电池的性能。

为达上述目的，一方面，本申请采用如下技术方案：

一种用于锂离子电池的负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

（1）将锂源溶于第一溶剂中得到第一溶液，将钛源溶于第二溶剂中得到第二溶液；

（2）将碱溶于第三溶剂中得到碱性化合物溶液；

（3）将纳米硅粉和碳纳米管分散在第四溶剂中得到第一混合溶液；

（4）将步骤（1）和步骤（2）获得的溶液滴加至步骤（3）获得的第一混合溶液中，得到第二混合溶液；

（5）对步骤（4）得到的第二混合溶液进行沉淀获得沉淀物，并对沉淀物进行改性处理得到用于锂离子电池的负极材料。

通过对步骤（4）得到的第二混合溶液进行沉淀（即共沉淀），使得沉淀时各组分能够相互掺杂包覆，从而形成立体层装或网状结构，大大提高了包覆效果，进而提高采用该负极材料的锂离子电池的性能。

优选地，在步骤（1）中，所述第一溶剂为去离子水；

优选地，所述第二溶剂为醇类溶剂，例如甲醇、乙醇、多元醇等；