[发明专利]一种负极材料、负极及负极的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种负极材料、负极及负极的制备方法，负极材料包括氮掺杂碳包覆层、多孔碳以及二氧化锡，二氧化锡附着于多孔碳上，氮掺杂碳包覆层包裹二氧化锡和多孔碳。通过使二氧化锡附着于多孔碳上，使得多孔碳能够为二氧化锡纳米颗粒提供三维支撑载体，从而缓解了二氧化锡在充放电过程中伴随的体积膨胀，进而提升了锂离子电池的循环稳定性；同时，负极材料的表面具有氮掺杂碳包覆层，抑制了二氧化锡与电解液间的副反应，并提高了电极整体导电性，从而提高了锂离子电池的比容量。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种负极材料、负极及负极的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种二次电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，其由于具有高能量、长寿命、低成本、适应性强以及环保等优点而被广泛应用于储能电源系统、电动工具、便携式电器、军事装备、航天航空等领域。

锂离子电池负极作为锂离子电池的重要组成部分，其结构和性能直接影响到锂离子电池的容量和循环性能。目前，现有锂离子电池普遍采用石墨类材料作为负极，但是，由于石墨类材料的理论比容量仅为372mAh/g，难以满足高比能锂离子电池的开发需求，因此急需开发一种新的高比容量的锂离子电池负极材料。

二氧化锡(SnO₂)的理论比容量高达1494mAh/g，并且来源广泛、成本低、安全性好，因此，采用二氧化锡作为锂离子电池负极材料具有明显的优势。但是，由于二氧化锡在循环过程中会伴随有巨大的体积膨胀(其体积膨胀大于>300％)，因此容易导致电极粉化脱落，从而导致锂离子电池的实际容量较低且循环稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种负极材料、负极及负极的制备方法，以解决现有锂离子电池的比容量低且循环稳定性差的技术问题，从而提高锂离子电池的比容量和循环稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种负极材料，包括氮掺杂碳包覆层、多孔碳以及二氧化锡，所述二氧化锡附着于所述多孔碳上，所述氮掺杂碳包覆层包裹所述二氧化锡和所述多孔碳。

作为优选方案，所述氮掺杂碳包覆层的厚度为1～5nm。

作为优选方案，所述二氧化锡的粒径为2～6nm。

作为优选方案，所述氮掺杂碳包覆层由聚丙烯腈碳化形成。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种负极，包括铜箔以及上述的负极材料，所述负极材料附于所述铜箔上。

本发明提供的负极材料在用作锂离子电池负极时，多孔碳基体能够为二氧化锡纳米颗粒提供三维支撑载体，从而缓解了二氧化锡在充放电过程中伴随的体积膨胀，进而提升了锂离子电池的循环稳定性；同时，负极材料的表面具有氮掺杂碳包覆层，抑制了二氧化锡与电解液间的副反应，并提高了电极整体导电性，从而提高了锂离子电池的比容量。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种负极的制备方法，包括步骤：

将多孔碳与含锡氯盐进行水解反应，得到二氧化锡/多孔碳复合粉体；

将所述二氧化锡/多孔碳复合粉体与聚丙烯腈进行混合，得到浆料；

将所述浆料涂覆在铜箔上，得到极片；

将所述极片进行干燥处理；

在惰性气体气氛中，将干燥处理后的所述极片以预设的碳化热处理条件进行碳化热处理，得到氮掺杂碳/二氧化锡/多孔碳复合负极，完成负极的制备。

作为优选方案，所述将多孔碳与含锡氯盐进行水解反应，得到二氧化锡/多孔碳复合粉体，包括步骤：

将多孔碳粉体分散在有机溶剂和水的混合溶液中，得到多孔碳粉体的分散液；