[发明专利]锂电池用复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用复合负极材料，包括内部具有空隙结构的复合微球，所述的复合微球为钛酸锂和纳米硅组成复合微球，所述的纳米硅的粒径为40～60nm。并公开了锂电池用复合负极材料的制备方法，本申请有效提高了导电性能，特别适用于大型且使用率较高的家电。

技术领域

本发明涉及锂电池材料领域，具体涉及一种锂电池用复合负极材料及其制备方法。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

目前市场上大部分使用钛酸锂作为锂电池的负极材料，但是碳酸锂的固有电导率较低，仅为10^-9S/cm，属于绝缘体，导电性差，从而导致高倍率充放电时性能较差且比容量衰减较快，大电流放电性能不理想。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种锂电池用复合负极材料及其制备方法，有效提高了导电性能，特别适用于大型且使用率较高的家电。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种锂电池用复合负极材料，包括内部具有空隙结构的复合微球，所述的复合微球为钛酸锂和纳米硅组成复合微球，所述的纳米硅的粒径为40～60nm。

进一步的，所述的钛酸锂为掺杂锰和钴的钛酸锂。

进一步的，一种锂电池用复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将碳酸锰、钛酸锂、氧化钴按照一定比例混合均匀，放入搅拌式球磨机进行机械活化，干燥后过300目筛；

2)将纳米硅、无定型碳、N-甲基吡络烷酮按照一定比例配比，超声波分散20min搅拌均匀，将步骤1)过筛后的产物与纳米硅溶液混合均匀，在氮气保护下置于辊道炉中煅烧4～6h，煅烧温度为600～700℃，自然降温；

3)将自然降温后的粉末放入球磨机球磨，球磨完成后再次置于辊道炉中，在氮气保护下煅烧2～4h，煅烧温度为1000～1500℃，自然冷却，除磁筛分后得负极材料。

进一步的，所述的步骤1)中元素的摩尔比为Mn:Li：Co＝1.6:0.621：0.2。

进一步的，步骤2)中，以质量份计，所述的纳米硅为20～40份、无定型碳80～100份、N-甲基吡络烷酮200～220份。

本法制得的负极材料与粘合剂MSi、超级导电炭黑、羧甲基纤维素钠按照80:2:1.5:1的比例溶解在水中形成浆料，将所述浆料涂覆在铜箔上制作成负极片。

与现有技术相比，本发明带来的有益效果为：本发明通过使用掺杂金属例子锰和钴的钛酸锂，使用锰代替部分钴，锰的原料成本大大低于钴，降低了生产成本，同时大大改善了钛酸锂的导电率，加入纳米硅，纳米硅内部具有空间，便于硅膨胀时充满，且纳米硅减小了硅的体积，有利于电池的循环性能，特别适合于反复被使用的大型家电。

且本发明经过先活化掺杂钛酸锂，然后经过多次球磨煅烧，提升电池的耐高温及防爆性能，本法制得的负极材料，能有效阻止充放电过程中钛酸锂与电解液发生反应，从而提高电池的化学性能，循环80次后比容量大于250mAh/g，在10C倍率时循环150次后容量保持率＞97％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1