[发明专利]一种高稳定性高容量锂离子电池

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，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极包括负极活性材料、导电剂和粘结剂，其特征在于：所述负极活性材料为M₂S_x(C₁₂H₁₀N₂)_n/PPy；其中，M选自Zn、Fe、Ni和Co中的一种；本发明将聚苯胺包覆在M₂S_x(C₁₂H₁₀N₂)_n三维骨架结构的表面，一方面扩大了聚苯胺的比表面积，在电池充放电的过程中，为锂离子的脱嵌提供较多的表面活性位点，降低了空间位阻，能够为材料在充放电过程中的体积膨胀提供缓冲空间，有效抑制充放电过程中活性材料结构的改变，提高电化学反应的可逆性，从而提高电池的容量、库伦效率和循环稳定性；另一方面聚苯胺也包覆在金属硫化物的表面，能够有效防止金属硫化物的氧化。

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。

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 Kg-1时，能量密度达到了31.6W h Kg-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锂离子电池。

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的锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述负极包括负极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极活性材料为M₂S_x(C₁₂H₁₀N₂)_n/PPy；其中，M选自Zn、Fe、Ni和Co中的一种。

所述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；