[发明专利]一种锂离子电池多孔复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池多孔复合负极材料及其制备方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。所述的制备方法，包括以下步骤：(1)将多孔石墨材料、导电剂、聚合物、造孔剂于溶剂中混合均匀，得电纺丝液；(2)将电纺丝液进行电纺丝制得复合纤维；(3)在惰性气体保护下，先将复合纤维在300℃保温1h，然后在1000～1500℃的温度范围内煅烧0.5h～15h，降至室温即得或者先将复合纤维在300～320℃保温1～2h，然后在1000～1500℃煅烧0.5～15h，冷却后加入化学腐蚀剂除去造孔剂，干燥后冷却得。本发明制备的多孔复合负极材料具有良好的倍率性能，满足锂离子快速充电的性能要求。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池多孔复合负极材料及其制备方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。

背景技术

随着锂离子电池的行业发展和应用领域的拓宽，对于锂离子电池的功率密度和能量密度提出的更高要求，适合于快速充放电和长续航寿命的锂离子电池的需求尤为迫切。负极材料作为影响锂离子电池快充的关键材料，保证负极材料高容量的同时改善其快速充电性能是解决上述问题的有效途径。

现有的石墨负极材料在充电过程中，锂离子从石墨层的边缘即平行于石墨层的方向嵌入石墨中，且达到石墨层中深处的距离较长，较小的扩散系数限制了其大倍率充电性能。另外在制备成电池进行大倍率反复充电时，由于负极材料反复快速膨胀收缩，极易造成石墨片层剥落，材料颗粒间的接点数减少，电极内的导电性网络被破坏，另外为保证能量密度进行的高压压实设计导致材料空隙减少，电解液渗透困难，易引起高倍率充电过程中电极极化的增大，最终导致电池的循环性能变差。

中国专利(申请公布号：CN 105932320A，申请公布日：2016.09.07)公开了一种石墨改性制备复合负极材料的方法，并具体公开了以下内容：溶液A制备、溶液B制备、溶液C制备及复合负极材料制备四大过程，其中溶液A制备过程中使用聚合物基体、造孔剂、导电剂、无机添加剂和有机溶剂，溶液B制备过程中使用到了沥青和有机溶剂，溶液C制备过程中使用到溶液A和溶液B，最后是复合负极材料制备，将石墨添加到三维混料机中并添加溶液C进行搅拌，搅拌时三维混料机的升温速率控制在2～10℃/min并加热到100～160℃，三维混料机的转速控制在100～150转/min并搅拌1.0～10h，此后升温到600～1000℃并保温6～24h，最后在惰性气体保护下降温即得。该申请虽然运用了造孔技术及掺杂改性技术对石墨进行改性，提高了制备的复合负极材料的容量、比表面积和导电性能，但仍不能满足生产生活的需求，尤其是不能满足快速充电的需求。

发明内容

为了解决现有锂离子电池负极材料快速充电性能差的缺陷，本发明的第一个目的在于提供一种可用于快速充电的多孔复合负极材料制备方法；本发明的第二个目的在于提供一种用该方法直接制得的快速充电的多孔复合负极材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池多孔复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将多孔石墨材料、导电剂、聚合物、第一造孔剂于溶剂中混合均匀，得电纺丝液；

(2)将电纺丝液进行电纺丝制得复合纤维；

(3)在惰性气体保护下，先将复合纤维在300～320℃保温1～2h，然后在1000～1500℃煅烧0.5h～15h，高温分解除去造孔剂，冷却即得；

或者

(a)将多孔石墨材料、导电剂、聚合物、第二造孔剂于溶剂中混合均匀，得电纺丝液；

(b)将电纺丝液进行电纺丝制得复合纤维；

(c)先将复合纤维在300～320℃保温1～2h，然后在1000～1500℃煅烧0.5～15h，冷却后加入化学腐蚀剂除去造孔剂，干燥后冷却得。