[发明专利]一种锂离子电池用负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用负极材料及其制备方法，包括以下步骤：以500～600℃高温煅烧三聚氰胺和尿素的共混物，制得前驱体，前驱体为石墨相氮化碳；充分研磨制得的前驱体，然后将其与二氧化硅粉末混合均匀得到混合物，在惰性气体气流氛围下，以600～1000℃高温煅烧混合物，制得包覆于二氧化硅表面的氮掺杂的碳材料；将所得煅烧产物冷却，然后用HF溶液和去离子水先后对其进行多次润洗；在真空条件下烘干所得洗涤产物，得到氮掺杂的空心碳球，即为锂离子电池用负极材料。相比于现有技术，本发明制备方法简单易行，制得的负极材料能改善锂离子电池的倍率充放电性能，有助于提升锂离子电池的能量密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其能量密度较大、工作电压高、循环性能良好及无记忆效应等优点受到了广泛的关注与重视。目前，锂离子电池的负极材料主要使用石墨，其成本低廉、来源丰富、电化学性能较为稳定。然而，石墨的理论克容量仅有372mAh·g^-1，随着信息时代的到来，人们往往倾向于超级快充和超高能量密度的锂离子电池，而提高锂离子电池负极的克容量往往有助于改善锂离子电池的倍率充放电和能量密度等性能。负极作为锂离子电池中Li⁺的受体具有至关重要的作用，石墨负极的锂离子电池因为嵌锂能力有限，克容量明显偏低，难以满足客户和项目对性能的要求。

有鉴于此，确有必要提供一种可有效增加克容量和电子离子传输速率同时兼顾动力学性能的锂离子电池用负极材料。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂离子电池用负极材料的制备方法，简单易行，制得的负极材料能改善锂离子电池的倍率充放电性能，有助于提升锂离子电池的能量密度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池用负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)以500～600℃高温煅烧三聚氰胺和尿素的共混物，制得前驱体，所述前驱体为石墨相氮化碳；

2)充分研磨步骤1)制得的前驱体，然后将其与二氧化硅粉末混合均匀得到混合物，在惰性气体气流氛围下，以600～1000℃高温煅烧混合物，制得包覆于二氧化硅表面的氮掺杂的碳材料；

3)将步骤2)所得煅烧产物冷却，然后用HF溶液和去离子水先后对其进行多次润洗；

4)在真空条件下烘干步骤3)所得洗涤产物，得到氮掺杂的空心碳球，即为锂离子电池用负极材料。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤1)中，三聚氰胺和尿素的质量比为1：(0.8～1.2)。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤1)中，以4～8℃/min的升温速率升温至500～600℃高温煅烧2～7h。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤2)中，前驱体与二氧化硅粉末的质量比为1：(1.5～2.5)。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤2)中，所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的至少一种。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤2)中，以2～5℃/min的升温速率升温至600～1000℃高温煅烧4～10h。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤3)中，HF溶液的浓度为2～10mol/L。

作为本发明所述的锂离子电池用负极材料的制备方法的一种改进，步骤3)中，润洗次数为3～6次。