[发明专利]一种高稳定性高容量锂离子电池负极活性材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高稳定性高容量锂离子电池负极活性材料及其制备方法，所述的制备方法包括：(1)将可溶性金属盐分散到有机溶剂中，加入1,2‑二(4‑吡啶基)乙烯，密封反应得前驱体A；(2)将苯胺衍生物溶于有机溶剂中，加入前驱体A，超声分散后滴加N‑苯基苯二胺溶液，得到中间产物B；(3)将中间产物B放置在管式炉中，通入水蒸气反应，得产物C；(4)将产物C与硫源在水中混合均匀后，在密封条件下热反应，得到负极活性材料；本发明通过将聚苯胺分散在M₂S_x(C₁₂H₁₀N₂)_n三维骨架结构的表面，为材料在充放电过程中的体积膨胀提供缓冲空间，抑制充放电过程中活性材料结构的改变，提高电池的容量、库伦效率和循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高稳定性高容量锂离子电池负极活性材料及其制备方法。

背景技术

锂离子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，实际用于锂离子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。过渡金属硫化物具有比金属氧化物更高的比电容和功率密度。例如，Wei等人一步合成了NiS₂中空纳米球，该材料不仅对有机染料有很好的吸附性，也可作为超级电容器的电极材料，同时具有高的比电容和循环稳定性(Dalton Trans.,2015,44,17278-17285)。Lin等人将Co₉S₈与三维石墨烯的复合物作为正极，石墨烯凝胶作为负极，得到高性能的非对称超级电容器，它的输出电压高达1.8V，在功率密度为910W·K·g^-1时，能量密度达到了31.6W·h·K·g^-1(Chem.Eng.J.,2015,279,241–249)。Huang等人将层状的MoS₂和石墨烯复合，得到了导电的交联网状结构，提高了电子的传输效率、促进电解质扩散，也阻止了电极材料在充放电过程中的体积变化，使得到的电极材料具有很稳定的循环性能(Inter.J.Hydrogen Energy,2013,38,14027-14034)。

金属硫化物虽然具有较高的比电容，但是其循环稳定较差。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种高稳定性高容量的锂离子电池负极活性材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高稳定性高容量锂离子电池负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将可溶性金属盐在有机溶剂中混合均匀，然后加入1,2-二(4-吡啶基)乙烯，混合均匀后，再在100～160℃下密封反应2～6h，得到前驱体A；

(2)将苯胺衍生物溶于有机溶剂中，得到混合溶液，接着将前驱体A加入混合溶液中，超声分散5～10min，得到混合体系，接着在搅拌的条件下，向混合体系中滴加N-苯基苯二胺溶液，反应2～6h，得到中间产物B；

(3)将中间产物B放置在管式炉中，通入水蒸气反应，得到产物C；

(4)将产物C与硫源在水中混合均匀后，将混合体系在密封条件下进行热反应，得到所述的负极活性材料。

本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的高稳定性高容量锂离子电池负极活性材料。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：