[发明专利]掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料及其制备方法、应用和锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料及其制备方法、应用和锂离子电池。该制备方法包括步骤：1)制备Lasupgt;3+/supgt;掺杂Cusubgt;2/subgt;O的核；2)在步骤1)得到的所述核的表面制备亲锂层；3)在步骤2)得到的所述亲锂层的表面制备导电金属层，再经过焙烧，得到掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料。本发明因为掺杂了Lasupgt;3+/supgt;离子，包覆了SiOsubgt;2/subgt;亲锂层及金属银导电层，在锂离子的嵌入脱出过程中，有利于保持Cu‑O骨架的稳定、保持材料的化学稳定性、导电性及安全性，使得锂离子电池具有较长的使用寿命和循环容量保持率。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料及其制备方法、应用和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池已经成为21世纪应用最为广泛的二次电池，特别是最近十年以来，锂离子电池较为广泛地应用到混合动力电池及纯电动汽车领域。现有技术制造的锂离子电池所用的负极材料主要为石墨负极，石墨负极材料除了容量较高性质稳定外，价格便宜也是其得到广泛应用的重要的因素之一。此外，金属氧化物作为锂离子电池的负极材料得到了广泛的研究和一定的应用，主要是成本及性能因素。主要金属氧化物包括CoO、ZnO、CuO、Cu₂O、FeO、Fe₂O₃、TiO₂、MnO₂、SnO₂以及V₂O₅等等。

现有负极材料主要存在初始放电比容量相对较低、循环寿命较短、特别是石墨负极材料。其不仅仅容量较低、循环寿命较短，最为严重的是石墨负极材料在循环过程中，体积膨胀较为严重，严重影响了锂离子电池的循环放电容量及循环使用寿命。难以满足现在移动电器设备多锂离子电池性能的要求，特别是电动汽车对锂离子电池高容量、长寿命、高倍率及高安全性的要求。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料及其制备方法、应用和锂离子电池。本发明技术制备得到的掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料具有较好的综合电化学性能，能广泛应用于各种类型的锂离子电池的制造。

本发明所提供的技术方案如下：

一种掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料，包括：

La³⁺掺杂Cu₂O的核；

包覆在所述核外的亲锂层；

以及，包覆在所述亲锂层外的导电金属层。

上述技术方案中，掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料因为掺杂了La³⁺离子，在锂离子的嵌入脱出过程中，有利于保持Cu-O骨架的稳定，使得锂离子电池具有较长的使用寿命和循环容量保持率（详见实施例2、4及附图7、8～11）；

具体的，所述La³⁺掺杂Cu₂O可能的一个通式为Cu_1-xLa_xO_1+1.5x，0.002＜x＜0.008。

具体的，所述亲锂层为SiO₂层，或者，为SiO₂与硅酸的混合层；

上述技术方案中，掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料因为包覆了一定量的SiO₂，在提高负极材料充放电稳定性的同时，能有效提高Li⁺的嵌入脱出量，能显著提高负极活性物质的放电比容量。亲锂层为SiO₂，有利于保持Cu₂O核的化学稳定性、提高负极材料颗粒与电解液及粘接剂等的相容性，且有利于提高掺杂氧化亚铜锂离子电池负极材料的Li⁺的嵌脱容量，从而提升电化学容量。