[发明专利]一种锂离子电池负极及其应用

权利要求书

1.一种锂离子电池负极，包括金属集流体、导电剂、粘合剂、负极活性物质，其特征在于，所述负极活性物质为纳米颗粒/层状碳/纤维状碳/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述锂离子电池负极，其特征在于，所述纳米颗粒/层状碳/纤维状碳/碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：向纳米颗粒、层状碳、纤维状碳的混合物中加入溶剂和球磨珠进行球磨，干燥，然后加入碳源混合均匀，在惰性气体的保护下高温煅烧，碳化后，即得。

3.根据权利要求2所述锂离子电池负极，其特征在于，所述层状碳选自膨胀石墨、鳞片石墨中的至少一种；优选地，所述纤维状碳选自多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、气相生长炭纤维中的至少一种；优选地，纤维状碳选用多壁碳纳米管；优选地，所述纳米颗粒选自纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、纳米炭黑、纳米硅、纳米锡、纳米金属氧化物、纳米磷酸铁锂中的一种；优选地，所述纳米颗粒的粒径为100-200nm；优选地，所述碳源选自聚乙二醇、葡萄糖、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯腈、聚吡咯、酚醛树脂、沥青中的至少一种；优选地，所述碳源选用聚乙二醇；优选地，所述多壁碳纳米管经过分散剂处理，分散后的多壁碳纳米管选自固相多壁碳纳米管、水分散多壁碳纳米管、N-甲基-2-吡咯烷酮分散多壁碳纳米管中的至少一种；优选地，所述分散后的多壁碳纳米管采用N-甲基-2-吡咯烷酮分散多壁碳纳米管。

4.根据权利要求2或3所述锂离子电池负极，其特征在于，m(纳米颗粒)：m(层状碳+纤维状碳)＝0.2-5：1；优选地，m(纳米颗粒)：m(层状碳+纤维状碳)＝2：1；优选地，m(层状碳)：m(纤维状碳)＝0.2-5：1；优选地，m(层状碳)：m(纤维状碳)＝1：1；优选地，m(碳源)：m(纳米颗粒+层状碳+纤维状碳)＝0.2-5：1；优选地，m(碳源)：m(纳米颗粒+层状碳+纤维状碳)＝1：1。

5.根据权利要求2-4任一项所述锂离子电池负极，其特征在于，所述溶剂选自水、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙醇等中的至少一种；优选地，所述溶剂选用N-甲基吡咯烷酮；优选地，所述球磨珠的材质选自氧化锆、氧化铝中的一种；优选地，所述球磨珠材质选用氧化锆；优选地，所述球磨珠的粒径为0.5-20mm；优选地，所述球磨珠的粒径为1mm；优选地，溶剂与混合物的质量比为0.1-10：1；优选地，溶剂与混合物的质量比为10：3；优选地，球磨珠与混合物的质量比为0.2-40：1；优选地，球磨珠与混合物的质量比为20：1。

6.根据权利要求2-5任一项所述锂离子电池负极，其特征在于，所述球磨的转速为100-1000r/min，球磨时间为1-48h；优选地，所述球磨的转速为400r/min，球磨时间为24h。

7.根据权利要求1-6任一项所述锂离子电池负极，其特征在于，所述锂离子电池负极的制备方法，包括如下步骤：向负极活性物质中加入导电剂，研磨均匀，得到负极活性物质粉末；向负极活性物质粉末中加入粘合剂，搅拌均匀，得到负极活性物质粉体浆料；将负极活性物质粉体浆料涂布在金属集流体上，置于80℃温度下真空干燥12-24h，得到金属极片作为锂离子电池负极。

8.根据权利要求7所述锂离子电池负极，其特征在于，所述导电剂选自乙炔黑、超导碳黑中的一种；优选地，所述粘合剂选用羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶质量比为1：1的混合粘合剂；优选地，所述金属集流体为铜或铜合金；优选地，所述涂布的厚度为10-500μm；优选地，所述负极活性物质、导电剂、粘合剂的质量比为6-9：1-3：1。

9.一种锂离子电池，包括对电极、多孔隔膜和非水电解液，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述锂离子电池负极。

10.根据权利要求9所述锂离子电池，其特征在于，所述对电极的活性物质选自锂嵌入的材料、锂合金材料、锂金属中的一种；优选地，所述非水电解液包括电解质盐、有机溶剂和添加剂；优选地，所述电解质盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、双(三氟甲基)磺酰亚胺锂中的至少一种；优选地，所述有机溶剂选自苯、甲苯、乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙酸二甲酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、γ-丁内酯、二甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、醚化合物、冠醚化合物，二甲氧基乙烷化合物、1,3-二氧戊环中的至少一种；优选地，所述添加剂选自SO₂、NO_x、CO₂、碳酸亚乙烯酯、乙酸乙烯酯、碳酸锂、硝酸锂中的至少一种；优选地，所述多孔隔膜为聚合物微孔膜；优选地，所述聚合物微孔膜选自聚乙烯和聚丙烯微孔膜、聚乙烯和聚丙烯膜多层微孔膜、复合陶瓷隔膜中的一种；优选地，所述复合陶瓷隔膜为将陶瓷粉体涂覆在聚烯烃上改性得到；优选地，所述陶瓷粉体选自氧化铝、氧化硅中的至少一种。