[发明专利]一种高安全性锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高安全性锂离子电池负极材料及其制备方法，涉及电池材料制备领域，尤其涉及锂离子电池的负极材料领域，其特征是，负极材料由内核、中间层和外层组成，呈核壳结构，所述的中间层由含氮或含磷的功能性化合物份和粘结剂组成；外层由沥青、偏铝酸锂、碳纳米管和粘结剂组成；本发明解决了目前锂离子电池安全性能方面存在的缺陷，通过材料表面包覆改性以提高材料的安全性能，同时兼顾到材料的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及电池材料制备领域，尤其涉入锂离子电池的负极材料领域。

背景技术

负极材料是组成锂离子电池的关键组成部分，其性能的优劣对锂离子电池的循环性能、倍率性能及其安全性能起到重要作用，目前市场化的负极材料主要以石墨类为主，虽然石墨类材料以其价格低廉、稳定性高、循环性能优异等特点而受到人们的青睐，但是由于石墨类材料层间距小，造成锂离子电池在大倍率条件下的充放电时在锂离子在负极表面堆积形成锂枝晶，造成安全隐患。为了提高负极材料的安全性能，材料表面包覆改性是一种选择，即材料表面包覆层间距大的材料(比如硬碳)，但是由于包覆层与电解液的相容性差，在提高安全性能的同时，材料的循环性能变差。比如专利(CN 201110407617.1)公开了一种高安全性锂离子电池负极材料及其制备方法，其主要是通过在石墨表面包覆一层偏铝酸锂，制备出石墨/偏铝酸锂/碳纳米管复合材料提高锂离子电池负极材料的安全性能和倍率性能，但是存在复合材料与电解液的相容性差及其安全性能提高幅度不大。其原因为此专利只是通过物理方法在石墨材料表面包覆一层物质，并未从根本上解决影响负极材料安全性能偏差的问题所在。由于造成负极材料安全性能偏差的主要原因为材料的热失控，即材料在异常状况下，局部温度过高，造成材料与电解液温度较高，而热量又未及时排出去，造成安全隐患。因此为根本上提高材料的安全性能，需从材料的热失控角度着手以解决材料的安全问题，从而提高其整个电池的安全性能。

发明内容

本发明一种高安全性锂离子电池负极材料及其制备方法，解决了目前锂离子电池安全性能方面存在的缺陷，通过材料表面包覆改性以提高材料的安全性能，同时兼顾到材料的倍率性能和循环性能。

负极材料由内核、中间层和外层组成，呈核壳结构；

所述的内核为石墨；

所述的中间层是由含氮或含磷的功能性化合物80～90份和粘结剂10～20份按质量比例组成；

所述的含氮或磷的功能性化合物为：三聚氰胺氰尿酸盐、季戊四醇三聚氰胺磷酸酯、多聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和三聚氰胺焦磷酸盐中的一种；

所述的外层由沥青80～90份、偏铝酸锂1～5份、碳纳米管1～5份和粘结剂8～10份按质量比例组成；

所述的沥青为：软化点介于80～150℃之间的中间相沥青；

所述的粘结剂是如以下材料按质量比例组成的复合粘结剂：

聚偏氟乙烯60～80份、羧甲基纤维素钠10～20份、聚乙烯醇5～10份、聚丙烯酸5～10份、碳酸乙烯酯组成0.5～1份。

有益效果：

1)在石墨和偏铝酸锂复合层之间包覆功能性物质，在电池温度升高时，功能性物质可以快速吸收电池的多余热量，作为反应熵，自发地响应化学反应，在石墨表面表面生成保护层，一方面可以有效抑制电池的温度的继续升高，减少高温条件下副反应发生和避免高温条件下SEI质量降低，避免材料的热失控发生；另一方面可以钝化石墨活性层，从根源上控制电池的安全隐患，保障电池的安全性。2)由于最外层包覆层含有偏铝酸锂，在锂离子电池在充放电过程中LiAlO₂具有离子导电性的特性，提高了锂离子电池的传导速率，降低了锂离子电池析锂产生的枝晶刺破隔膜的机率，并提高其安全性能。

附图说明

图1实施例1制备出的负极材料的SEM图片；

具体实施方式