[发明专利]锂离子二次电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种锂离子二次电池负极材料及其制备方法，涉及锂离子负极材料技术领域。本发明锂离子二次电池负极材料包括锂源、钛源、碳源、溶剂、导电剂、粘结剂，其中锂源和钛源的摩尔比为1‑2.5：2‑3，碳源的质量为锂源和钛源质量之和的21‑25％，溶剂的质量为锂源、钛源、碳源三者质量之和的62‑70％，导电剂的质量为锂源、钛源、碳源三者质量之和的5‑15％，粘结剂的质量为锂源、钛源、碳源三者质量之和的5‑10％；本发明锂离子二次电池负极材料的制备方法工艺简单，合成流程短，操作方便，环境友好、再现性强，适用性强，本发明锂离子二次电池负极材料的电极制成电池产品的电化学性能高、安全性能高，首次放电比容量大。

技术领域

本发明涉及锂离子负极材料技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池负极材料及其制备方法。

背景技术

可充电锂离子二次电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性，又具有安全、可靠且能快速充放电等优点，因而成为近年来新型电源技术研究的热点。目前，锂离子二次电池负极材料应用越来越广泛，锂离子二次电池负极材料的飞速发展依赖于新型能源材料的开发和综合技术的进步。其中新型电极材料尤其是负极材料的探索和研究就显得尤为重要。目前商业化的负极材料大多采用石墨等嵌锂碳材料作为负极，但是存在首次充放电时碳表面生成钝化膜而造成不可逆容量损失较大。此外，碳电极的电位与锂电位相近，在电池过充电时仍然可能形成锂枝晶而引起电池短路，引发安全问题。钛酸锂体系的电池因具有更安全、高倍率、长寿命的特点，尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂因其独特的电化学特性而引起了人们的广泛关注。

现有技术中，制备锂电池的工业化生产过程中，均采用将钛酸锂负极材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯在N-甲基-吡咯烷酮中均匀的分散，形成浆料后，在金属箔基地上涂布，待N-甲基-吡咯烷酮完全蒸发后，钛酸锂负极材料和乙炔黑通过聚偏氟乙烯粘接在金属箔基底上。在此过程中会出现很多问题：材料的比表面对材料的粘接性能产生较大的影响，较大的比表面积会阻止聚偏氟乙烯粘结性能的发挥；较差的粘结性能使得敷料与金属箔底粘接不紧，轻者影响电池的压实密度和直流内阻，重者直接导致电极片在辊压过程中产生掉粉等问题；较小的就压实密度和较大的直流内阻直接影响电池产品的性能，包括电化学性能和安全性能。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种锂离子二次电池负极材料及其制备方法。解决了现有技术中锂电池电极因压实密度较小、直流内阻大而影响电池产品的电化学性能和安全性能的技术问题。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种锂离子二次电池负极材料，包括以下原料制成：锂源、钛源、碳源、溶剂、导电剂、粘结剂，其中锂源和钛源的摩尔比为1-2.5：2-3，碳源的质量为锂源和钛源质量之和的21-25％，溶剂的质量为锂源、钛源、碳源三者质量之和的62-70％，导电剂的质量为锂源、钛源、碳源三者质量之和的5-15％，粘结剂的质量为锂源、钛源、碳源三者质量之和的5-10％。

优选的，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、甲醇中的一种。

优选的，所述导电剂为导电炭黑、乙炔黑、石墨烯中的一种。

优选的，所述碳源为蔗糖、葡萄糖、淀粉、酚醛树脂、沥青、硬脂酸、环氧树脂中的一种。

优选的，所述锂源为氯化锂、氟化锂、溴化锂中的一种，且氯化锂、氟化锂、溴化锂均为工业纯，粒径均≤160μm。

优选的，所述钛源为钛酸丁酯、四氯化钛、二氧化钛中的一种。

优选的，所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯中的一种。

一种锂离子二次电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；