[发明专利]一种锂离子电池负极活性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池负极活性材料领域，尤其涉及一种锂离子电池负极活性材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有电压高、比能量大、安全性能好等优点。目前商品化锂离子电池的负极活性材料主要是石墨，嵌脱锂过程中，石墨的体积变化小因此具有较好的循环性能。石墨通过LiC₆化合物可逆存储Li⁺，其理论质量比容量只有372 mA·h/g。与石墨负极相比，锡基负极活性材料具有较高的比容量，比如金属锡的理论容量高达994mAh/g。但是金属锡在充放电过程中产生3倍以上的体积变化，易引起电极剥落、粉化而导致容量严重衰减，大大降低循环性。

为了提高电池的循环性，现有技术中结合石墨稳定性和循环性能好、锡的高容量的优点，将石墨和锡做成复合材料。例如CN101740764A中公开了一种锂离子电池的锡-石墨复合的负极活性材料及其制备方法，该复合材料具有核壳结构，由内核和外壳组成，内核为石墨，外壳为金属锡和无定形碳的均匀复合体。该复合材料的制备方法通过采用非水的有机溶剂体系，使石墨、金属锡和有机高分子聚合物形成均匀的溶胶-凝胶体系，在制备过程中不发生沉淀，最后得到金属锡包覆在碳表面从而形成具有核壳结构的负极活性材料。但是，该复合材料的制备工艺复杂，且金属锡在碳材料中难以分散均匀，导致电池的容量低、循环性能仍较差。

现有技术中还采用化学沉积法在石墨表面均匀密集的包覆锡钴合金纳米粒子，以钴作为骨架从而防止锡体积膨胀。但是化学沉积法仍然存在金属锡、钴在石墨中难以分散均匀的问题，电池的容量仍然较低，循环性能也较差。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的锂离子电池负极活性材料制备工艺复杂、电池容量低且循环性能差的技术问题。

本发明提供了一种锂离子电池负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将酸化后的石墨均匀分散于有机聚合物中，得到混合体系；

2）搅拌状态下，往混合体系中加入有机金属盐溶液；所述有机金属盐溶液中，溶质含有有机锡和有机钴，溶剂为有机溶剂；

3）干燥后500-900℃烧结，即可得到所述锂离子电池负极活性材料。

本发明中通过先对石墨进行表面处理，从而提高石墨与金属锡、钴的附着力；另外，先将石墨均匀分散于有机聚合物中，再加入有机锡、有机钴，有机锡、有机钴与有机聚合物具有较好的相容性，因此能与石墨均匀分散；最后，直接干燥并烧结反应体系，均匀分散于石墨周围的有机锡、有机钴原位裂解、还原生成金属锡、钴颗粒，从而形成锡单质、钴单质或锡钴合金，并均匀包覆于石墨表面，通过控制烧结温度，金属颗粒不会发生重结晶，使得石墨表面包覆的金属颗粒为纳米级，从而提高电池的容量和循环性能。   

附图说明

图1是实施例1中预产物A的放大倍率为2000倍的SEM图。

图2是实施例1中预产物A的放大倍率为50000倍的SEM图。

图3是实施例1中预产物A的EDS图。

图4是实施例1负极活性材料B的放大倍率为2000倍的SEM图。

图5是实施例1负极活性材料B的放大倍率为50000倍的SEM图。

图6是实施例1中负极活性材料B的EDS图。

图7是实施例1中负极活性材料B的XRD图。

图8是实施例2中负极活性材料C的放大倍率为2000倍的SEM图。

图9是实施例2中负极活性材料C的放大倍率为10000倍的SEM图。

图10是实施例2中负极活性材料C的XRD图。

图11是对比例1中负极活性材料H的放大倍率为5000倍的SEM图。

图12是对比例1中负极活性材料H的XRD图。   

具体实施方式

本发明提供了一种锂离子电池负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

1）将酸化后的石墨均匀分散于有机聚合物中，得到混合体系；

2）搅拌状态下，往混合体系中加入含有有机金属盐溶液；所述有机金属盐溶液中，溶质含有有机锡和有机钴，溶剂为有机溶剂；

3）干燥后500-900℃烧结，即可得到所述锂离子电池负极活性材料。