[发明专利]一种铝硅基锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，尤其涉及一种铝硅基锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的二次电池，具有比容量高、电压高、安全性好的特点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机、DVD、MP3等便携式电器的驱动电源。但随着电子产品的不断升级换代，对其电源的要求也不断提高，因而对电池材料的能量密度也有更高的要求。

目前商业锂离子电池主要采用石墨作为负极材料，但因其充放电量低限制了电池的容量增加和体积的缩小。一些纯金属具有比石墨高得多的容量，但其充放电循环性能太差而未能在锂离子电池得到应用。用各种方法制备的一些金属间化合物以牺牲容量为代价相对于纯金属充放电循环性能有所改善，但效果有限。

因此迫切需要提供一种合金材料，作为锂离子电池负极充放电功能材料使用，有效地提高锂离子电池负极的充放电容量和改善循环性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝硅基锂离子电池负极材料的制备方法，使用该方法制备的铝硅基锂离子电池负极材料的锂离子电池具有循环性好、能量密度高、使用寿命长等特点。

为了实现上述目的，本发明提供的一种铝硅基锂离子电池负极材料的制备方法包括如下步骤：

步骤1，准备合金原料

按照分子式Si₅₀Al₁₃Mg₅Ni₂Sn₉Ga₅中的各元素的摩尔比准备合金原料；

步骤2，熔融合金原料

将上述配制的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下具有铜炉膛的充氩的电弧炉中熔融制成铸块，其中熔融的温度为1800-2000℃；

步骤3，制成合金带

在将铸块条放置到容器中以后，对系统抽真空0.01-0.1MPa，并然后充入氩气至0.1-1MPa，使用射频感应来熔融铸块，当温度达到1500-1600℃时，将2-4MPa的氩气压力应用到熔融的合金组合物表面，并且将合金组合物通过喷嘴挤出到旋转速度为6000-8000转/分的旋转冷却轮的上面，形成的带状条宽度为1-2mm，厚度为5-10微米的合金带，在管式炉中，在氩气氛下，将带状条于250-300℃下退火2-4小时； 

步骤4，配制锂离子负极材料

向球磨机中添加如下质量份的材料：

上述合金带         50-60

聚酰亚胺涂料粉末   5-7

导电剂乙炔黑       8-10 

将上述材料研磨后过100目筛，充分混合并溶于N-甲基吡咯烷酮中配制成均匀的浆料，得到铝硅基锂离子电池负极材料。

其中，步骤1中，铝、硅、镁、镍、锡可采用纯度99.9wt%的单质元素。

其中，步骤1中，Ga可采用纯度为99.5wt%以上的稀土Ga元素。

本发明还提供了一种上述任意方法制备的铝硅基锂离子电池负极材料。

本发明制备的锂离子电池铝硅基负极材料，在具有高能量密度的同时，具有良好的循环稳定性，用于锂离子电池时，容量高，循环稳定性好，使用寿命长。

具体实施方式

实施例一

准备合金原料

按照分子式Si₅₀Al₁₃Mg₅Ni₂Sn₉Ga₅中的各元素的摩尔比准备合金原料，铝、硅、镁、镍、锡可采用纯度99.9wt%的单质元素得，Ga采用纯度为99.5wt%以上的稀土Ga元素。

熔融合金原料

将上述配制的合金原材料在真空或0.1MPa氩气环境下具有铜炉膛的充氩的电弧炉中熔融制成铸块，其中熔融的温度为1800℃。

制成合金带

在将铸块条放置到坩埚中以后，对系统抽真空0.01MPa，并然后充入氩气至0.1MPa，使用射频感应来熔融铸块。当温度达到1500℃时，将2MPa的氩气压力应用到熔融的合金组合物表面，并且将合金组合物通过喷嘴挤出到旋转速度为6000转/分的旋转冷却轮的上面，形成的带状条宽度为1mm，厚度为5微米的合金带，在管式炉中，在氩气氛下，将带状条于250℃下退火2小时。 

配制锂离子负极材料

向球磨机中添加如下质量份的材料：