[发明专利]高容量锂电池负极及其制备方法和锂电池

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，公开了一种高容量锂电池负极及其制备方法和锂电池，所述高容量锂电池负极及其制备方法，包括以下步骤：A、将碱源、锡源、三维泡沫石墨烯在溶液中进行初次热反应，制得复合物m1；B、将硫源与复合物m1在溶液中进行二次热反应，得到复合物m2；C、通过气相沉积法在复合物m2上沉积石墨烯，得到高容量锂电池负极；本发明的高容量锂电池负极具有容量高、循环稳定性好的特点。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体地，涉及高容量锂电池负极及其制备方法和锂电池。

背景技术

锂电池因具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等诸多优点，已成为当今世界应用最为广泛的二次电池。随着锂电池研究的进一步深入，开发高容量，高倍率性能，循环寿命长的电池材料成为该领域的重点。

目前，实际用于锂电池的负极材料一般都是碳素材料，碳负极材料理论容量(372mAh·g^-1)已经不能满足未来高容量的需要，各种金属复合物，金属氧化物和金属硫化物已经被广泛的研究以代替碳负极。二硫化锡(SnS₂)由于具有较低的嵌锂电压和较高的理论容量(645mAh·g^-1)，近年来一直受到研究工作者的广泛关注，但二硫化锡作为锂电池负极材料时，同其他锡基材料一样，最大的问题是在嵌脱锂过程中，体积膨胀带来的电极粉末化，导致循环寿命迅速下降。另外二硫化锡由于在放电过程会形成单质锡和硫化锂，单质锡易团聚无法与硫化锂良好接触，导致充电过程单质锡与硫化锂无法可逆反应形成二硫化锡，形成的硫化锂会在充放电过程中氧化分解成单质硫和多硫化物，由于锂硫化物溶于电解液中，会形成严重的穿梭效应，使得库伦效率很低，活性物质损失很快。

目前大量研究者将二硫化锡与石墨烯复合，得到的大多为SnS₂和石墨烯片层杂乱分布的三维结构，虽然三维的石墨烯结构可以充当导电骨架，在一定程度上抑制SnS₂的堆叠，并缓解SnS₂在充放电过程中的体积膨胀；然而暴露在石墨烯表面的SnS₂的聚集和粉化问题不能被有效解决，大面积的接触电阻也无法被解决，并且这种石墨烯结构并不稳定，容易在充放电过程中堆叠，也无法避免锂硫化物的溶解，仍可能存在严重的穿梭效应，导致电池的克比容量和循环性能发挥不佳。由于现有的电池在二硫化锡负极充放电过程中存在体积膨胀和库伦效率低的问题，所以研究一种新的二硫化锡负极片成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一是提供一种高容量锂电池负极，它具有容量高、稳定性好的特点。

本发明的目的之二是提供一种高容量锂电池负极的制备方法。

本发明的目的之三是提供一种锂电池。

为了实现上述目的，本发明提供一种高容量锂电池负极的制备方法，包括以下步骤：

A、将碱源、锡源、三维泡沫石墨烯在溶液中进行初次热反应，制得复合物m1；

B、将硫源与复合物m1在溶液中进行二次热反应，得到复合物m2；

C、通过气相沉积法在复合物m2上沉积石墨烯，得到高容量锂电池负极。

一种高容量锂电池负极，根据上述制备方法制备得到。

一种锂电池，包括正极、隔膜、电解液和负极，所述负极为上述高容量锂电池负极。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

1、本发明在硫化锡纳米管的表面沉积了石墨烯，利用石墨烯将硫化锡纳米管包覆起来，有效抑制电池充放电过程中中间产物的损耗，提高电池的循环稳定性，石墨烯包覆层还有利于锂离子的传输，提高了硫化锡负极的导电性；