[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极片和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极片和锂离子电池。

背景技术

随着便携电子设备和电动汽车对锂离子电池能量密度的要求越来越高，能量密度高的锂离子电池的研发显得日益重要。

近年来，钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）作为锂离子电池的电极材料备受关注，因其具有以下几大优势：(1)Li₄Ti₅O₁₂为“零应变”电极材料，根据S.Schamer等人的研究结果(J.of electrochemical society,146(3),1999,857,861)，立方尖晶石结构的Li₄Ti₅O₁₂在锂离子嵌入－脱嵌过程中，晶格参数最大从缩小到晶格常数变化很小，体积变化很小，保持了高度地结构稳定性，为Li₄Ti₅O₁₂优异的循环性能提供了结构保障；(2)Li₄Ti₅O₁₂具有三维锂离子通道，其锂离子扩散系数比碳系负极材料大一个数量级，优异的倍率性能；(3)Li₄Ti₅O₁₂的平衡电位约1.55V，可有效避免金属锂沉积，提高了锂离子电池的安全性能，同时由于嵌锂电位高，没有达到SEI膜形成电位，电解液在Li₄Ti₅O₁₂颗粒表面基本不发生还原分解，有利于维持电解液的稳定，提高循环性能。但是Li₄Ti₅O₁₂比容量低，由Li₄Ti₅O₁₂制作的锂离子电池能量密度较低，严重影响Li₄Ti₅O₁₂为负极的电池商业化使用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种锂离子电池负极材料，以解决Li₄Ti₅O₁₂负极材料比容量低，难以满足制备高能量密度锂离子电池需要的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂离子电池负极材料，包含负极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，所述负极活性材料、导电剂和粘结剂分散在所述有机溶剂中，所述负极活性材料、导电剂、粘结剂的质量分别占所述负极活性材料、导电剂和粘结剂总质量的70%～90%、5%～20%和5%～10%，所述有机溶剂的质量占所述锂离子电池负极材料总质量的30%～70%，所述负极活性材料包括Li₄Ti₅O₁₂颗粒和过渡金属氧化物颗粒，所述Li₄Ti₅O₁₂颗粒分布在所述过渡金属氧化物颗粒的表面或者环绕在所述过渡金属氧化物颗粒的周围，或者所述Li₄Ti₅O₁₂颗粒分布在所述过渡金属氧化物颗粒的表面和环绕在所述过渡金属氧化物颗粒的周围，所述Li₄Ti₅O₁₂颗粒的质量占所述负极活性材料质量的50%～95%，所述过渡金属氧化物颗粒包括氧化镍（NiO）颗粒、三氧化二铁（Fe₂O₃）颗粒、四氧化三铁（Fe₃O₄）颗粒、二氧化钛（TiO₂）颗粒和四氧化三钴（Co₃O₄）颗粒中的一种或几种。

优选地，所述过渡金属氧化物颗粒之间分布有所述Li₄Ti₅O₁₂颗粒。因此，可以防止过渡金属氧化物颗粒在循环过程中发生团聚，使锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性和耐久性。