[发明专利]一种改性锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改性锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是1990年日本SONY公司研制出并开始实现商品化的一种高效储能产品，与其他电池相比，锂离子电池的优点在于开路电压高，市售电池多为3.6V而镍氢和镍镉二次电池的开路电压为1.2V；比容量大，是镍镉二次电池的2.5倍，是镍氢二次电池的1.5倍；自放电率低，小于8%/月，远低于镍镉电池的30%/月和镍氢电池的40%/月;寿命长,通常都可以达到千次以上，而且没有记忆效应。

这些优点使得锂离子电池深受人们欢迎。尽管锂离子电池的优点很多，但是随着社会的发展，对于电池的低温性能及功率有着越来越高的要求。制约电池的低温性能及功率的一个很重要的方面是电极材料的低的电子导电率。所以提高容量和功率的方法之一就是在材料上面包覆一层导电物质，如碳材料或者是导电的银单质，又或者是在电极中加入更多的导电炭黑以提高电极的导电性。这些方法都有一定的局限性，如碳和银包覆只能在惰性气氛下生成，对于合成有更高的条件，提高了材料的合成成本，且会在一定程度上降低粉体的振实密度。在电极中加入更多的导电碳也会影响到电极的压实密度，不利于电池整体的体积容量密度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种倍率特性好，制备简单的镉改性的锂离子电池负极材料。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种改性锂离子电池负极材料，包括：锂离子电池负极材料以及包覆于所述锂离子电池负极材料表面的导电添加剂；其中所述导电添加剂为含铬氧化物。

优选的，所述导电添加剂与所述锂离子电池负极材料的质量比x满足如下条件：0＜x<0.1。

优选的，所述锂离子电池负极材料选自钛酸锂及其掺杂物，石墨，金属氧化物及金属合金中的一种或多种。

本发明还提供了一种改性锂离子电池负极材料的制备方法，包括：

a）将负极材料或其前驱体与铬源化合物混合，得到混合物；其中所述铬源化合物为硝酸铬、醋酸铬，三氧化铬或者其他铬酸盐；

b）加热所述混合物，得到改性锂离子电池负极材料。

优选的，所述导电添加剂与所述锂离子电池负极材料的质量比x满足如下条件：0＜x<0.1。

优选的，步骤a）具体为：

a1）将负极材料前驱体与铬源化合物在溶剂中混合，得到混合溶液；

其中所述铬源化合物为硝酸铬、醋酸铬或三氧化铬；所述负极材料前驱体为钛酸四丁酯与醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂或氯化锂的混合物。

优选的，步骤b）具体为：

b11）将所述混合溶液在150~200℃下保温8~12h，得到凝胶；

b12）将所述凝胶在300~500℃下焙烧3~6h，得到粗品；

b13）将步骤b12）得到的粗品在600~900℃下焙烧8~12h，得到改性锂离子电池负极材料。

优选的，所述溶剂为浓硝酸、丙烯酸和水按体积比为1~3:1~2:10组成的混合物。

优选的，步骤a）具体为：

a21）将钛酸锂与三氧化铬溶液混合，得到混合浆料；

优选的，步骤b）具体为：

b21）将所述混合溶液在100~150℃下烘干，得到粗品；

b22）将步骤b21）得到的粗品在300~500℃下焙烧1~3h，得到改性锂离子电池负极材料。

本发明提供的改性锂离子电池负极材料，使用铬的氧化物作为改性导电添加剂，形成一种锂离子电池负极材料在内，含铬氧化物包覆在外的结构；由于铬的氧化物具有多种价态，在使用时，可以优选使用具有强氧化性的三氧化铬，因为三氧化铬能够抗氧化，使得在制备负极材料时能够在空气中操作，不必在无氧条件下操作，另外本发明人发现铬氧化物还具有很好的导电能力，所以使用铬的氧化物作为导电添加剂，能够很好的提高负极材料的倍率特性。

本发明还提供了一种改性锂离子电池负极材料的制备方法，使用负极材料前驱体以及铬源化合物作为制备改性锂离子电池负极材料的原料，在不同的加工处理方法下，得到表面包覆有导电添加剂的负极材料，所述导电添加剂为含铬氧化物。本发明提供的制备方法能够制备一种具有良好倍率特性的锂离子电池负极材料。另外，本发明提供的方法相比较现有技术以碳材料作为导电添加剂制备改性锂离子电池负极材料的方法的条件温和，制备步骤简单，适合大规模工业化生产。

附图说明

图1为本发明提供的实施例1和实施例2制备的负极材料的XRD图；