[发明专利]锂离子电池的负极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池的负极材料，其特征在于：其包括可与锂合金化的材料、化学键合的有机基团、以及将可与锂合金化的材料包覆的碳素材料，所述碳素材料与可与锂合金化的材料之间通过所述有机基团以化学键键合在一起，所述可与锂合金化的材料选自Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Al、Zn中一种元素的纳米颗粒、纳米线、纳米管、纳米纤维或者纳米薄膜材料，或者所述可与锂合金化的材料选自含有Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Al、Zn元素中一种或多种的合金复合物。

2.如权利要求1所述的锂离子电池的负极材料，其特征在于：所述有机基团通式为—(CH₂)_n—B—(CH₂)_n-，其中0≤n≤100，B为脂肪族、芳香族及杂环基团中的一种。

3.如权利要求1所述的锂离子电池的负极材料，其特征在于：所述碳素材料选自为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、及碳纳米纤维中的一种或多种。

4.一种锂离子电池，其包括正极极片，负极极片以及电解液，其特征在于，所述负极极片含有权利要求1-3任意一项所述的锂离子电池的负极材料。

5.一种锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将石墨烯粉末溶解于去离子水中并进行超声分散，在分散均匀后向石墨烯溶液中滴加溶有对苯二胺的浓盐酸溶液，然后向石墨烯溶液中加入亚硝酸钠进行反应，并搅拌均匀获得第一混合溶液；

步骤二、将所述第一混合溶液进行抽滤，并用去离子水和无水乙醇对抽滤后所得滤渣进行多次清洗，直至清洗后所得的滤液无色，然后对清洗后的滤渣进行干燥处理得到粉末；

步骤三、将步骤二中的粉末与经过HF或NH₄F溶液提纯处理后获得的硅粉加入至有机溶剂中，随后加入有机酯类，在搅拌条件下反应得到第二混合溶液；

步骤四、将第二混合溶液进行抽滤获得滤渣，并用无水乙醇清洗所述滤渣至清洗后的滤液无色，然后干燥清洗之后获得的反应产物，得到所述锂离子电池的负极材料。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤一中，超声分散时间为0.5~2小时。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤一中，反应时间为4小时。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤二中，干燥处理的条件是在真空干燥箱内在80℃的温度下干燥8~24小时。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤三中，硅粉的平均直径为100nm。

10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤三中，所述有机溶剂为乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甲酸、乙酸、戊烷、己烷、辛烷中的至少一种。

11.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤三中，所述有机脂类为亚硝酸异戊酯、亚硝酸甲酯、亚硝酸乙酯、亚硝酸正丙酯、亚硝酸异丙酯、亚硝酸丁酯、亚硝酸正丁酯、亚硝酸异丁酯、亚硝酸叔丁酯、亚硝酸特丁酯、亚硝酸辛酯、亚硝酸戊酯、亚硝酸酯中的至少一种。

12.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤四中，干燥的条件是在真空干燥箱内在80℃的温度下干燥8~24小时。

13.一种锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将石墨烯粉末与经过HF或NH₄F溶液提纯处理后的硅粉加入至有机溶剂中形成混合溶液并进行超声分散，在分散均匀之后向所述混合溶液中加入对苯二胺，再加入有机酯类进行反应并搅拌，然后得到反应产物；

步骤二、将步骤一中所得的反应产物进行抽滤获得滤渣，并用去离子水和无水乙醇清洗所述滤渣至清洗后的滤液无色，然后干燥清洗之后的反应产物得到所述锂离子电池的负极材料。