[发明专利]用于锂离子电池的负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高能电池技术领域，具体地说本发明是涉及一种用于锂离子电池的负极材料，及其制备方法。

背景技术

已经发现，过渡金属氧化物，例如氧化铜和氧化亚铜(CuO、Cu₂O)、氧化钴(CoO、Co₃O₄)、氧化铁(Fe₂O₃)、氧化镍(NiO)、氧化钌(RuO₂)，及一些可以和锂形成合金的单质，如硅(Si)、锡(Sn)、锑(Sb)等都可以可逆储锂，且比容量很高。另外还发现，这些过渡金属的硫化物、氮化物、磷化物或氟化物等也具有可观的储锂容量，例如硫化钴(CoS_0.89)、氟化钛(TiF₃)、氟化钒(VF₃)、硫化铁(FeS)、磷化钴(CoP₃)、磷化铁(FeP₂)、氮化锌(Zn₃N₂)、氮化铜(Cu₃N)等。但是，已经报道的过渡金属化合物及硅、锡、锑等在作为用于锂电池的负极材料时循环性能比较差。这主要是由于在嵌锂脱锂的过程中，这些活性材料颗粒的体积变化较大，随着充放电循环，活性物质颗粒发生破碎，活性物质颗粒之间及活性物质颗粒与集流体材料之间的电接触逐渐变差。

近来有研究将聚合物和活性材料进行复合。当以聚吡咯包覆磷酸铁锂(LiFePO₄)或锰酸锂(LiMn₂O₄)并作为正极材料使用时，聚吡咯本身具有80mAh/g左右的比容量(在相对于金属锂的电位为3.0V以上时)。因此，聚吡咯和正极材料进行复合时，不仅能够改善材料的电导和循环性能，还能带来额外的容量。而当以聚吡咯包覆氧化锡(SnO₂)、硅(Si)、石墨(C)等并作为负极材料在相对于金属锂的电位为3.0V以下循环时，聚吡咯对负极材料的比容量贡献非常小，一般认为聚吡咯是没有电化学活性的。因此，将聚吡咯与这些负极材料复合时，聚吡咯在复合物中主要起导电作用，同时抑制循环过程中活性材料的体积变化、颗粒破碎及活性材料中的纳米颗粒发生团聚，减缓材料的容量衰减速度。

发明内容

本发明的目的在于克服普通的锂离子电池负极材料循环性能差和容量低的缺点，从而提供一种无需经过多次循环就能具有很高的储锂容量和良好循环性能的用于锂离子电池的负极材料。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明提供一种用于锂离子电池的负极材料，其为由有机化合物和金属或类金属材料形成的配合物；所述配合物的配位数为2～8；

所述有机化合物为含碳的烯烃、炔烃、含碳的五元环、六元环及其衍生物、含杂原子的五元环、六元环及其衍生物(其中杂原子为氮、氧、硫等)或者为上述有机化合物掺杂后的产物；

所述金属材料为含Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Al、Ga、In、Ge、Sn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的化合物；

所述类金属材料为B、Si、As、Sb、Te、Po，或者为这些类金属之间形成的团簇，或者这些类金属中的一种或几种与上述金属中的一种或几种形成的化合物。

在本发明的技术方案中，所述有机化合物为吡咯、吡啶、2，2’-联吡啶、苯并吡咯、噻吩、喹啉、1，10-邻二氮杂菲、环戊二烯、呋喃、或哒嗪。