[发明专利]制备锂离子电池负极的方法、由该方法制备的电池负极及锂离子电池

说明书

本发明提供了制备多孔铜硅锂离子电池负极的方法，包括：选取粒径不同的铜粉和硅粉作为原材料；对铜粉进行第一氧化处理；对氧化后的铜粉进行第一还原处理，以还原CuO颗粒表面从而形成氧空位型多孔铜结构，其中孔的孔径在200nm‑500nm之间，孔隙率为20‑35％；对铜粉进行第二氧化处理；对氧化后的铜粉进行第二还原处理，以还原CuO颗粒表面从而形成氧空位型多孔铜结构，其中孔的孔径在300nm‑600nm之间，孔隙率为25‑45％；将还原后的铜粉与硅粉进行混合，而后进行球磨，其中还原后的铜粉与硅粉的质量比为4:1‑1:1，球磨时间控制为10h‑15h，从而得到合金化的粉末；将所得到的合金化粉末进行过筛处理；然后对过筛后的合金化粉末进行第三还原处理。电池负极循环性能好，多圈循环后，容量保持率高。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极制备方法及锂离子电池负极，特别涉及一种制备多孔铜硅锂离子电池负极的方法及多孔铜硅锂离子电池负极。

背景技术

当前能源与环境危机日益严重，为解决不可再生能源急剧消耗带来的危害，对于新能源的开发日益重要。锂离子电池因为具有高的能量密度，无记忆效应，环境友好等优点成为新能源存储设备。锂离子电池一般以活性炭等作为负极材料，因为活性炭及其他碳材料同素异形体因为价格低廉，性能稳定，并且已经商业化应用，但是碳材料理论容量仅为372mAh/g，难以满足飞速发展的动力设备的需求。为进一步提升锂离子电池的能量密度，负极材料的选择与结构设计至关重要。氧化铜因为价格低廉，理论容量较高受到研究领域的高度重视。然而氧化铜的导电性差成为严重缺陷。为解决导电性问题，目前多采用复合及包覆的方式提高氧化铜基负极的导电性及稳定性。硅负极材料因为理论容量高达4200mAh/g成为目前企业及科研院校的研究重点，但是同样的，硅的导电性差且其膨胀系数高，使得硅难以单独作为商用锂离子电池负极材料，同时硅的膨胀/收缩效果易导致材料的粉化和脱落，最终导致性能的急剧衰减和短路的缺点。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供制备多孔铜硅锂离子电池负极的方法、由该方法制备的多孔铜硅电池负极及锂离子电池，从而克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备多孔铜硅锂离子电池负极的方法，其特征在于：方法包括：选取粒径不同的铜粉和硅粉作为原材料；对铜粉进行第一氧化处理；对氧化后的铜粉进行第一还原处理，以还原CuO颗粒表面从而形成氧空位型多孔铜结构，其中孔的孔径在200nm-500nm之间，孔隙率为20-35％；对铜粉进行第二氧化处理；对氧化后的铜粉进行第二还原处理，以还原CuO颗粒表面从而形成氧空位型多孔铜结构，其中孔的孔径在300nm-600nm之间，孔隙率为25-45％；将还原后的铜粉与硅粉进行混合，而后进行球磨，其中还原后的铜粉与硅粉的质量比为4:1-1:1，球磨时间控制为10h-15h，从而得到合金化的粉末；将所得到的合金化粉末进行过筛处理；然后对过筛后的合金化粉末进行第三还原处理。

优选地，上述技术方案中，铜粉粒径为5-10um，硅粉粒径为100-150nm。

优选地，上述技术方案中，对铜粉进行第一氧化处理具体为：在500-600℃的条件下，对铜粉进行2-3h的氧化处理。

优选地，上述技术方案中，对氧化后的铜粉进行第一还原处理具体为：在氢气气氛、温度为500-600℃的条件下，对铜粉进行2-3h的还原处理。

优选地，上述技术方案中，对铜粉进行第二氧化处理具体为：在550-650℃的条件下，对铜粉进行2-3h的氧化处理。

优选地，上述技术方案中，对氧化后的铜粉进行第二还原处理具体为：在氢气气氛、温度为550-650℃的条件下，对铜粉进行2-3h的还原处理。