[发明专利]锂离子电池负极复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池电极技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法。

背景技术

在信息技术日新月异以及环境保护日益受到重视的今天，化学电源的发展面临着更大的挑战。锂离子电池因为具有能量密度高、输出电压高、使用寿命长、循环性能好、自放电率低、无记忆效应和良好的环境性能等优点而得到了较大的发展，其数量和产值得到不断提高，应用领域也迅速扩大，在移动电话、笔记本电脑、摄像机等电子产品，电动汽车、电动自行车等交通工具，飞机、卫星、飞船等航空航天器，以及军舰、潜艇等军事装备中都得到了大量使用并具有广阔的发展前景。

消费电子、电动汽车和储能领域的发展，对锂离子电池的能量密度、功率密度、循环次数和安全性等性能提出了更高的要求，其中锂离子电池负极材料的改进是提高其性能的关键之一，也是研究的热点和难点。目前，在商业化的生产中，中间相炭微球作为电极活性物质，具有较高的储锂容量和良好的电压平台，在锂离子电池负极材料中得到了广泛的应用。然而，中间相炭微球的球状粒子间以点对点的方式接触，导致其接触面较少，接触效果不佳，造成导电率较低，而且在大电流充放电的过程中还会影响锂离子的快速脱嵌，因此，这种中间相炭微球作为锂离子电池负极材料，不适合大倍率充放电的使用，远远不能适应动力锂离子电池的发展要求。

为了提高锂离子电池的倍率性能，现有技术中常向电极活性物质中添加导电炭黑，然而由于传统的导电炭黑与活性物质间也是点接触的方式，同样不能形成很好的导电网络，在大电流充放电的情况下其比容量下降很快，同样不能适应动力锂离子电池的发展要求。在1991年日本专家饭岛(Iijima)发现了碳纳米管(CNT)，CNT具有良好的轴向一维导电能力，YZHANG等人研究发现，一根CNT能够起到几百到几千个炭黑颗粒达到的传导距离，它的纤维状结构可以在循环过程中维持导电网络，提高电极活性材料的利用率以及提高电极的倍率放电能力(Y ZHANG，XG ZHANG，HL ZHANG，et al.Composite anode material of silicon/graphite/carbon nanotubes for Li-ion batteries[J].Electrochem Acta，2006，51：4994～5000.)。

上述文献报道的以CNTs作为导电添加剂比导电炭黑作为导电添加剂制备的锂离子电池负极复合材料具有更好的电极倍率放电的能力，但是，这种锂离子电池负极复合材料的倍率性能仍然较低，仍然不能满足动力锂离子电池的发展需要，从而限制了锂离子电池的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法，本发明提供的锂离子电池负极复合材料具有较高的倍率性能，利于锂离子电池的应用。

本发明提供一种锂离子电池负极复合材料，包括石墨烯和电极活性材料；

所述电极活性材料为中间相沥青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。

优选的，所述石墨烯的粒径为4μm～30μm。

优选的，所述石墨烯和所述电极活性材料的质量比为1∶(1～100)。

优选的，所述石墨烯和所述电极活性材料的质量比为1∶(10～50)。

优选的，所述电极活性材料为中间相沥青炭微球、硅、钛酸锂和二氧化锡中的一种或多种。

本发明提供一种锂离子电池负极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将石墨烯、电极活性材料与水混合，得到混合溶液；

将所述混合溶液进行干燥，得到锂离子电池负极复合材料；

所述电极活性材料为中间相沥青炭微球、硅、钛酸锂、二氧化钛、二氧化锡和石墨中的一种或多种。

优选的，所述将石墨烯、电极活性材料与水混合，具体为：

将石墨烯与电极活性材料研磨，得到研磨后的石墨烯与电极活性材料；

在超声条件下，将所述研磨后的石墨烯与电极活性材料和水混合。

优选的，所述干燥为喷雾干燥或冷冻干燥。

优选的，所述喷雾干燥的温度为150℃～300℃。

优选的，所述冷冻干燥的温度为-20℃～60℃。