[发明专利]一种负极材料及含有该负极材料的电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种负极材料及含有该负极材料的电池。

【背景技术】

锂离子电池因具有工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、自放电小、无环境污染等优点，得到了越来越广泛的应用，随着信息技术的飞速发展，各种电子产品对电源的要求不断提高。

现有技术的锂离子电池的负极材料主要为石墨等碳材料，但石墨负极制备的锂电池在使用的过程中有很多缺点，例如充放电过程中有锂枝晶产生，容易发生电池短路，有起火和爆炸的隐患，还容易与电解液发生反应使电池的使用寿命缩短。1996年，加拿大的K.Zaghib首次提出可采用锂钛氧作负极，钛酸锂因其合适的嵌锂电位(1.55VvsLi)和稳定的循环性能以及资源丰富、清洁环保等优点在锂离子电池的负极活性材料方面的应用得到了广泛的研究。钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)是一种具有不形成SEI膜、充放电过程晶格不发生变化、电位平坦和环境友好等优点的材料，能够在零下50℃至75℃的范围内正常使用，因此是应用于动力电池的优选材料之一。用钛酸锂替代碳材料可以从根本上消除锂离子电池的安全隐患，使锂离子电池的循环性能和快速充放电性能得到大幅度提高。但是钛酸锂作为负极材料存在一些不足，给其成熟广泛应用带来障碍，例如：1、钛酸锂本身导电性差(固有电导率为10^-9S/cm)；2、产品的一致性差和电池的加工性能差；3、材料易吸水，制备的电池易气胀等严重制约电池的正常生产使用。为了解决这些问题，现有技术人员从各方面进行了深入的研究，例如在钛酸锂中加入5～20Wt％的石墨或乙炔黑，以抑制负极的劣化，提高电池性能，但此种方法制得的负极并没有解决材料的吸水问题，严重影响其在实际中的应用；现有技术也研究了利用碳包覆来提高钛酸锂的导电性能，但石墨包覆不但工艺复杂，而且容易包覆不完整，制备的电池性能也并不理想，且仍然没有解决电池在充电过程中的气胀问题。

【发明内容】

本发明克服了现有技术含有钛酸锂的负极材料的电池在化成、循环和高温时容易发生膨胀，影响电池安全性能、降低品质甚至无法正常使用的问题，提供一种在化成、循环和高温时不易发生膨胀，提高电池安全性能、质量品质和循环性能且能得到很好应用的含有优异性能钛酸锂活性材料的负极材料。

本发明的另一个目的是提供一种性能优良能够得到实际应用的电池。

一种负极材料，包括钛酸锂活性材料、粘结剂及活性炭纤维，其中，活性碳纤维的孔隙率为60％～95％，比表面积为100～2500m²/g，孔径为0.1～50nm。

本发明意外发现本发明的负极材料中将性能优异的钛酸锂活性材料与具有60％～95％的孔隙率，100～2500m²/g的比表面积以及0.1～50nm的孔径的活性碳纤维结合使用能有意想不到的突出效果，本发明的负极材料的性能得到了明显的提高，能很好的解决含有钛酸锂活性材料的电池在化成、使用和高温过程中严重的膨胀问题，制备的电池的性能稳定，提高了电池的循环性能，提高了电池的安全性能和品质安全，特别是解决了人们一直致力解决的含有钛酸锂活性材料的电池因气胀不能使用的问题，提供的电池符合现有技术和使用的标准，能够正常安全使用，且循环性能长、倍率放电性能好，使性能优良的钛酸锂活性材料能简单得到很好的工艺化应用，不用经过复杂的前处理工艺和制备工艺的严格控制。