[发明专利]一种锂离子电池负极活性材料前驱体和锂离子电池负极活性材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池负极活性材料前驱体和锂离子电池负极活性材料及其制备方法，所述锂离子电池负极活性材料的制备方法包括将锂离子电池负极活性材料前驱体与石墨在有机溶剂中混合，然后将混合物进行加热，蒸干有机溶剂，然后加热处理，冷却后在还原气氛下进行还原处理，最后在保护气氛下进行碳化处理。采用该方法制备锂离子电池负极活性材料，制备过程中石墨均匀分散，不会出现结块现象，不需要通过后续的球磨处理，工艺更为简单，且锡钴合金颗粒以纳米级包覆在石墨表面，使得制备得到的负极活性材料颗粒均匀，制备得到的负极材料导电性能好，体积比容量高，倍率性能高，循环稳定性强。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极活性材料前驱体和离子电池负极活性材料及其制备方法，由该锂离子电池负极活性材料形成的锂离子电池负极材料、含有该锂离子电池负极材料的锂离子电池负极以及含有该锂离子电池负极的锂离子电池。

背景技术

随着当今社会便携式可移动电子设备的高速发展，对重量轻、体积小、容量和能量密度更高的锂离子电池的市场需求越来越大。锂离子电池能否成功应用，关键在于能可逆地嵌入和脱嵌锂离子的负极材料，因此，负极材料是锂离子电池的主要组成部分，负极材料的性能直接影响了锂离子电池的性能。

目前商业化锂离子电池都是以碳基材料作为负极的，但由于石墨负极的可逆容量只有372 mAh/g（LiC₆），严重限制了未来锂离子电池的发展，因此，迫切需要一种具有更高容量的锂离子电池负极材料。研究发现，可与锂形成合金的Sn、Co等具有远高于石墨负极的理论容量。因此，现有技术中通过制备锡基合金-石墨等复合材料来获得高容量的锂离子电池负极材料，然而，现有技术中，通常采用一步生成的方法来制备，如CN200810203232.1公开了一种锡-石墨复合负极材料，其制备方法是采用将锡盐的有机溶液与沥青等有机高分子聚合物混合后加入石墨混合形成凝胶/ 石墨混合体系，加入碱性物质，加热干燥于高温下进行热处理，得到锂离子电池负极活性材料；如CN200610020272.3公开一种锂离子电池负极用锡碳复合电极材料，其主要是将将石墨材料与搀杂锡盐混合后碱溶液中进行反应，然后用碳源前驱体进行包覆并碳化得到；以上方法均存在加入石墨后容易结块，需经过后期的研磨，且制备得到的负极活性材料颗粒小，导电性能差。

发明内容

本发明解决了现有技术中制备的锡基合金-石墨复合负极活性材料导电性能差、制备过程中石墨容易结块的技术问题，同时提供了一种新的前驱体、该前驱体的制备方法、一种锂离子电池负极活性材料的制备方法、由该方法制备得到的锂离子电池负极活性材料以及锂离子电池负极。

具体的，本发明提出了一种锂离子电池负极活性材料前驱体，该前驱体为核壳结构，所述核为碳源前驱体，所述壳为Sn₂Co(OH)₄CO₃和/或Sn₂Co(OH)₆。

优选的，所述碳源前驱体为高温煤沥青、石油沥青、酚醛树脂、环氧树脂中的一种。

优选的，所述核的平均粒径为8~18μm。

优选的，所述壳的平均粒径为20~40nm。

优选的，所述壳的厚度为80~200nm。

优选的，所述碳源前驱体、锡和钴的重量比为97~85：2~10：1~5。

本发明同时提供了一种锂离子电池负极活性材料前驱体的制备方法，该方法包括：

(1) 将经表面改性处理后的碳源前驱体与锡盐溶液、钴盐溶液混合得到混合液，将混合液与碱溶液接触，同时进行加热并搅拌，得到浆料；

(2)将步骤(1)中的浆料进行干燥处理，得到前驱体固体。