[发明专利]一种多元金属氧化物锂离子电池“[Ma2Oy]1[MjMbkOm]n-碳”负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多元金属氧化物锂离子电池“[Ma₂O_y]_l[M_jMb_kO_m]_n‑碳”负极材料及其制备方法。其中Ma是除Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、V⁵⁺、Mo⁶⁺、W⁶⁺以外的金属离子；M是Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺和Ba²⁺；Mb是Mo⁶⁺和W⁶⁺；当Mb是Mo⁶⁺和W⁶⁺时，j＝1、k＝1、m＝4。[Ma₂O_y]_l[M_jMb_kO_m]_n是通过混合含Ma的前体化合物、含M的前体化合物、及Mb的前体化合物制备的。本发明采用分散剂使[Ma₂O_y]_l[M_jMb_kO_m]_n和碳充分地接触制备具有高导电性、高充放电电流密度、高充放电循环稳定性、高容量的锂电池负极材料。

技术领域

本发明涉及具有高容量的锂离子电池负极材料及其制备方法；更特别地，本发明涉及锂离子电池多元金属氧化物-碳复合电子材料及其制备方法。

背景技术

目前由于碳材料具有较高的库仑容量(石墨理论值372mAh/g，实际值300-350mAh/g)、较低的生产成本和较长的循环寿命【Wu，Y.P.；Rahm，E.；Holze，R.Carbon AnodeMaterials for Lithium Ion Batteries.J.Power Sources 2003，114，228；Marom，R.；Amalraj，S.F.；Leifer，N.；Jacob，D.；Aurbach，D.A Review of Advanced and PracticalLithium Battery Materials.J.Mater.Chem.2011，21，9938】，锂离子电池普遍使用硬碳、软碳和石墨作负极材料。但是由于硬碳和软碳结晶度低，虽然可以快速充电，但是由于库伦容量和首次充放电库伦效率低，很难大规模使用，尤其是难于在车用动力电池中使用。石墨虽然容量高一点，但是由于锂离子在石墨层间扩散速度慢，在大电流充电时容易在石墨表面镀锂，长枝晶导致电池内部短路【Striebel，K.A.；Shim，J.；Cairns，E.J.；Kostecki，R.；Lee，Y-J.；Reimer，J.；Richardson，T.J.；Ross，P.N.；Song，X.；Zhuang，G.V.DiagnosticAnalysis of Electrodes from High-Power Lithium-Ion Cells Cycled underDifferent Conditions.J.Electrochem.Soc.2004，151，A857-A866；Placke，T.；Siozios，V.；Schmitz，R.；Lux，S.F.；Bieker，P.；Colle，C.；Meyer，H.W.；Passerini，S.；Winter，M.Influence of Graphite Surface Modifications on the Ratio of Basal Plane to“Non-Basal Plane”Surface Area and on the Anode Performance in Lithium IonBatteries.J.Power Sources 2012，200，83；Zhang，S.S.The Effect of the ChargingProtocol on the Cycle Life of a Li-Ion Battery.J.Power Sources 2006，161，1385-1391】。