[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)首先将浓度为1-15mg/mL的碳纳米管墨水用水性纤维素滤膜真空抽滤，烘干后得到滤膜基底的碳纳米管薄膜；所述碳纳米管薄膜的干膜厚度为30-250μm；

(2)将碳纳米管薄膜作为阴极材料、铂电极作为阳极材料浸入浓度为0.5-4mol/L的铁离子或亚铁离子盐溶液中，对碳纳米管薄膜进行电镀，烘干后得到碳纳米管-铁复合薄膜，所述铁与碳纳米管的质量比为1：(3.6-4.5)；

(3)在保护性气氛下，以纯度为99.5％以上的金属锡为靶材，采用磁控溅射法对(2)步骤得到的碳纳米管-铁复合薄膜进行溅射得到碳纳米管-铁-锡复合电极；接着对所述碳纳米管-铁-锡复合电极进行预热处理，再将温度升至235-250℃高温热处理12-16h，随后随炉冷却至室温得到含有Sn₂Fe合金相的碳纳米管-铁-锡复合电极，即所述锂离子电池负极材料；所述预热处理和高温热处理均在保护性气氛下进行。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管的直径为2-30nm，长度为5-80μm；所述水性纤维素滤膜的孔径为0.25-2μm。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管-铁-锡复合电极中铁与锡的摩尔比为(0.2-0.6)：1。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述铁离子或亚铁离子盐为硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁其中一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述电镀的电压为6-7.5V；所述溅射的功率为38-45W。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述保护性气氛为惰性气体中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：以上所述烘干的温度均为60-70℃，时间均为20-40min。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述预热处理是将电极以3-5℃/min的升温速率将所述碳纳米管-铁-锡复合电极的温度升至200-210℃。

9.一种如权利要求1-8之一所述方法制备获得的锂离子电池负极材料。

10.一种权利要求1-8任一项所述方法制备获得的锂离子电池负极材料的应用，其特征在于：用作负极片，和正极片、隔膜组装成锂离子电池；所述正极片包含LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄的一种或多种。