[发明专利]锂离子电池用复合碳负极材料及其制备方法

权利要求书

1.锂离子电池用复合碳负极材料，其特征在于设有至少3层的核壳层结构，外层为金属层、合金层或碳层，中间层为锂化金属氧化物层或金属氧化物层，内层为碳材料层；按质量百分比，所述碳材料为85％～97％，锂化金属氧化物或金属氧化物为2.9％～15％，金属、合金或碳为0.1％～3％。

2.如权利要求1所述的锂离子电池用复合碳负极材料，其特征在于所述碳材料选自中间相碳微球、石墨、活性碳、碳纤维中的一种。

3.如权利要求1或2所述的锂离子电池用复合碳负极材料，其特征在于所述碳材料的尺度大小为微米或亚微米。

4.如权利要求1所述的锂离子电池用复合碳负极材料，其特征在于所述中间层的锂化金属氧化物或金属氧化物选自具有尖晶石结构的金属氧化物，或纯金属氧化物，或锂化非金属氧化物和金属氧化物，所述金属选自Ti，Al，Zr，Zn，Nb，Mo，W或它们的合金，所述非金属选自Si，P，Ge，S，Cl；所述外层的厚度为1～300nm。

5.如权利要求1所述的锂离子电池用复合碳负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将制备金属氧化物的原料与碳材料混合后干燥；

2)将干燥后的原材料在气氛保护下加热烧结，得到具有核壳结构的锂化金属氧化物或金属氧化物层与碳材料的复合材料；

3)在复合材料表面镀覆上具有可逆机械延展性的金属、合金或碳导电层，制得锂离子电池用复合碳负极材料。

6.如权利要求5所述的锂离子电池用复合碳负极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述加热烧结的温度为400～900℃，所述加热烧结的时间为3～24h。

7.如权利要求5所述的锂离子电池用复合碳负极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述锂化金属氧化物为钛酸锂，采用固相反应法和液相溶胶凝胶法得到钛酸锂，固相法中制备钛酸锂的原料为碳酸锂和二氧化钛、氢氧化锂和二氧化钛，溶胶凝胶体系为钛酸四丁酯/氢氧化锂或乙酸锂/无水乙醇/冰醋酸/水、钛酸四丁酯/乙酸锂/异丙醇/醋酸/水、异丙醇钛/乙酸锂/乙醇、异丙醇钛或丁氧基钛/无水乙醇/金属锂，干燥方法为喷雾干燥、烘箱干燥、红外干燥，温度为750～900℃、时间为16～24h。

8.如权利要求5所述的锂离子电池用复合碳负极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述金属氧化层为二氧化钛，制备二氧化钛的原料为钛酸四丁酯，干燥方法为烘箱干燥、红外干燥，温度为400～500℃，时间为3～8h。

9.如权利要求5所述的锂离子电池用复合碳负极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述金属氧化层为氧化铝，制备氧化铝的原料为硝酸铝，干燥方法为烘箱干燥、红外干燥，温度为400～500℃，时间为3～5h。

10.如权利要求5所述的锂离子电池用复合碳负极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述镀覆的方法为化学镀、电镀、磁控溅射、离子/电子束溅射或热分解。