[发明专利]一种硅-黑磷-液态金属三元锂电池负极材料及制备方法

说明书

本发明提供一种硅‑黑磷‑液态金属三元锂电池负极材料及制备方法，涉及锂离子电池负极材料领域，电池负极材料由以下重量份的物质组成：17~20份源硅、20~36份黑磷和3‑5份液态金属。黑磷是由双层原子组成的二维单晶片层结构，厚度为一个原子，且具有天然带隙，且能与硅有较好的相容性，本发明利用黑磷具有较高的迁移率的特性，通过与硅复合，减少硅的迁移负荷，进一步与镓铌液态金属形成三元锂电池负极材料，能够有效地抑制硅的体积膨胀，而且在同等条件下，可嵌入更多地锂离子，提高电池的能量密度和对电解液的稳定性，提高了电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种硅-黑磷-液态金属三元锂电池负极材料及其制备方法。

背景技术

现代工业的飞速发展，人类对于能源的需求日益增大。目前世界所利用能源的85％来自于化石原料(煤、石油、天然气等)，这些原料是不可再生的，其造成的环境污染也在不断加剧。因此，绿色能源及其材料的研制开发，对于实现二十一世纪可持续发展战略，缓解能源危机和减轻环境污染压力都具有非常重要的意义。随着环境污染的日益严重和人们环保意识的增强，以铅、镉等有毒金属作为电池材料的使用逐渐受到限制，这促使人们开始寻找新的电池材料。锂离子电池作为一种可循环使用的高效绿色新能源，是综合缓解能源、资源和环境问题的一种重要技术途径。特别是近年来基于锂离子电池而迅速发展起来的便携式电子产品、电动车辆、航空航天与国防装备的电源系统等众多应用领域，无不显示出锂离子电池对当今社会可持续发展的重要支撑作用。锂电池作为一种高能环保电池，其具有工作电压高、比能量大、可快速充放电及循环使用寿命长等优点，因此已经被广泛的应用于手机、笔记本电脑以及数码相机等电子产品。除此之外，锂电池开始逐渐应用于电动汽车和航天领域等新兴市场。

锂电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以，锂电池长期没有得到应用，随着技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。锂电池大致可以分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料，使用非水电电解质的电池，充电时正极上发生的反应为：LiCoO₂==Li_(1-x)CoO₂+XLi⁺+Xe^-(电子)，充电时负极上发生的反应为：6C+XLi++Xe^- = LixC₆ ，充电电池的总反应为：LiCoO₂+6C = Li_(1-x)CoO₂+LixC₆。