[发明专利]一种高比容量、高倍率性能的锂离子电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高比容量和高倍率性能的锂离子电池负极材料，其特征在于，该材料是由高比表面积的介孔碳材料和一种或多种金属化合物组合的复合材料，由该材料组装的半电池的电化学性能：在0.2C倍率下，首次放电克容量和库伦效率分别为498～525mAh/g和90.7～93％；在10C倍率下，充电克容量为310～328mAh/g；在10C倍率下，放电克容量依然可达到306～325mAh/g，循环200圈后容量保持93.3～96％。

2.根据权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于包含这些步骤：将一定摩尔比例的金属盐、有机酸和碱性物质混合均匀后溶解到溶剂中，并通过液相合成法合成含金属元素的固态前驱体；将所得固态前驱体过滤、洗涤和干燥；把干燥后的前驱体在气氛中煅烧获得高比容量和高倍率性能的负极材料，煅烧温度为300～1000℃，保温时间为2～12h。

3.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述的金属盐为铁盐、镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、铝盐、锌盐的一种或几种；所述的有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、苯甲酸、苯二甲酸、硬脂酸、柠檬酸的一种或几种；所述的碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述原材料的摩尔比例为金属离子：有机酸：碱性物质＝(0.1～10)：(0.5～15):(0.1～10)。

5.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述溶剂与固体原材料的比例为1g:(20～80)ml。

6.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述液相合成方法为溶剂热法、溶胶凝胶法、沉淀法、喷雾干燥法的一种。

7.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述溶剂热法过程为将一定摩尔比例的金属盐、有机酸和碱性物质混合溶解到溶剂中，将混合溶液中放入高压反应釜中加热至温度为80～150℃，保温时间为6～15h，过滤获得固态前驱体。

8.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述溶胶凝胶法过程为将一定摩尔比例的金属醇盐、有机酸和碱性物质混合溶解到水中，不断搅拌1～9h，在空气中静置10～24h，在120℃下真空干燥，获得固态前驱体。

9.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述喷雾干燥法过程为将一定摩尔比例的金属盐、有机酸和碱性物质混合溶解到溶剂中，将混合溶液进风温度为100～250℃下吹入，干燥后获得固态前驱体。

10.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述沉淀法为将一定摩尔比例的金属醇盐、有机酸混合充分溶解到水中，把碱性物质的水溶液缓慢加入前面溶液中，加入过程不断搅拌，过滤获得固态前驱体。

11.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、吡啶、苯酚、碳酸二甲脂、碳酸乙烯脂、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种。

12.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述洗涤中用到的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、吡啶、苯酚、碳酸二甲脂、碳酸乙烯脂、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种。

13.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述过滤的方法为低压过滤、加压过滤、离心法的一种。

14.根据权利要求2所述的负极材料制备方法，其特征在于，所述干燥方法为常压干燥、减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥的一种。