[发明专利]一种新型高性能的电池负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电池锂离子负极领域，公开了一种新型高性能的电池负极材料及其制备方法和应用，所述电池负极材料是将改性剂、活性物质和基底材料混进行搅拌，得到活性物质/基底材料前驱体；在保护气气氛下，将活性物质/基底材料前驱体在500～800℃热处理并保温，得到基底材料/活性物质复合材料；然后将基底材料/活性物质复合材料、导电剂和粘结剂配制成浆料并涂于集流体上制得。本发明的电池负极材料具备优秀的长循环稳定性，并且在拥有高能量密度的同时，还具备快速充放电的能力，适合大型电网、便携式电子设备、电动车辆等各种领域的应用，具有较大的经济价值。

技术领域

本发明属于电池锂离子负极技术领域，更具体地，涉及一种新型高性能的电池负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

可充电锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、循环寿命长等优点，是目前最主流的电源，已经主导了便携式电子设备市场。然而，目前锂离子电池LiCoO₂-石墨体系(理论容量150Wh/kg)的能量密度仍难以满足电动汽车和大规模电网进一步应用的需求。面对不断增长的对更好性能电池的需求，促使加速对下一代锂电池电极材料的开发，以得到具有更高的能量密度、更长的循环寿命以及快速充放电能力的新一代电池。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种新型高性能的电池负极材料。

本发明的另一目的在于提供一种上述新型高性能的电池负极材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供一种上述新型高性能的电池负极材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种新型高性能的电池负极材料，所述电池负极材料是将改性剂、活性物质和基底材料混进行搅拌，得到活性物质/基底材料前驱体；在保护气气氛下，将活性物质/基底材料前驱体在500～800℃热处理并保温，得到基底材料/活性物质复合材料；然后将基底材料/活性物质复合材料、导电剂和粘结剂配制成浆料并涂于集流体上制得；所述基底材料为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、Ti₃C₂T_x、Ti₂CT_x、V₃C₂T_x、MXene、炭黑或碳凝胶中的一种以上；其中，x代表表面官能团的量，x＝1～15。

优选地，所述活性物质为氧化铁、氧化锡、氧化钴、氧化钛、氧化锰、氧化锑、硫化铁、硫化锡、硫化钴、硫化钛、硫化锰或硫化锑中的一种以上。

优选地，所述粘结剂为PVDF、CMC、HSV、PTFE、SBR或PAA中的一种以上。

优选地，所述改性剂为植酸、油酸、海藻酸钠、三聚氰胺、单氰胺或二氰二胺中的一种以上。

优选地，所述导电剂为石墨烯、导电炭黑、SP或乙炔黑中的一种以上。

优选地，所述保护气为氩气和/或氮气，所述保温的时间为1～3h。

优选地，所述集流体为铜箔、涂炭铜箔、碳布、碳纸或铝箔中的一种以上。

优选地，所述基底材料、活性物质、粘结剂、改性剂、导电剂的质量比为(4～36)：(30～95)：(1～18)：(2～18)：(4～29)。

所述的新型高性能的电池负极材料的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将改性剂和活性物质搅拌均匀混合，将活性剂/活新物质与基底材料混进行搅拌，得到活性物质/基底材料前驱体；

S2.在保护气气氛下，将活性物质/基底材料前驱体在600℃的热处理，保持3h，得到基底材料/活性物质复合材料；