[发明专利]一种复合负极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种复合负极材料及其制备方法和锂离子电池。所述复合负极材料包括内核和包覆在内核上的包覆层，所述内核由含硅材料组成，所述包覆层为碳材料层，所述复合负极材料的拉曼光谱在450～550cm^‑1间有峰A，在1300～1400cm^‑1间有峰B，在1530～1630cm^‑1间有峰C，在2500～2750cm^‑1间有峰D。所述制备方法包括：通入保护性气氛后，通入反应气体，与含硅材料进行反应，反应温度为700～1450℃，得到所述复合负极材料，所述反应气体中包括含碳气体。所述复合负极材料具有循环容量保持率高、倍率性能好、高温老化损失小等优点。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，涉及一种负极材料及其制备方法和锂离子电池，尤其涉及一种复合负极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

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。

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。一般来说，选择一种好的负极材料应遵循以下原则：比能量高；相对锂电极的电极电位低；充放电反应可逆性好；与电解液和粘结剂的兼容性好；比表面积小(10m²/g)，真密度高(2.0g/cm³)；嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好；资源丰富，价格低廉；在空气中稳定、无毒副作用。目前，已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料，以及其他的一些金属间化合物等。

近年来，对高性能锂离子电池的需求日益迫切，以电子消费品、电动汽车等为代表的产品市场不断扩大，对高性能锂离子电池负极材料的需要也越来越迫切。

CN102779988A公开了一种锂离子电池复合负极材料镀膜的改性方法，该方案中，复合负极材料包括负极材料及其表面包覆的金属膜、金属氧化膜，包覆的金属膜或金属氧化膜采用磁控溅射镀膜法制备。

CN105932224A公开了一种改性硅基负极材料及其制备方法与应用，该方案中，改性硅基负极材料包括硅基负极基材，在所述硅基负极基材中还嵌有锂离子。其制备方法包括配制含锂的芳烃化合物溶液的步骤和对硅基负极基材进行嵌锂处理的步骤。

CN104022257A公开了一种锂离子电池氧化亚硅复合负极材料、制备方法及其用途。所述氧化亚硅复合材料由氧化亚硅粉末和均匀致密涂覆在氧化亚硅粉末表面的导电碳层组成。

然而上述方案均存在着负极材料的循环性能和倍率性能有待提高的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种复合负极材料及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的复合负极材料具有循环容量保持率高、倍率性能好、高温老化损失小等优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种复合负极材料，所述复合负极材料包括内核和包覆在内核上的包覆层，所述内核由含硅材料组成，所述包覆层为碳材料层，所述复合负极材料的拉曼光谱在450～550cm^-1间有峰A，在1300～1400cm^-1间有峰B，在1530～1630cm^-1间有峰C，在2500～2750cm^-1间有峰D。