[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极极片和扣式电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池负极极片和扣式电池，锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：将石墨烯粉末与水超声混合；加入铁源前驱体并超声混合，使得Fe³⁺在石墨烯片层的两面自组装并附着；再次加入石墨烯粉末混合，使得再次加入的石墨烯在自组装；经离心脱水处理后获得材料进行热处理即获得所述锂离子电池负极材料。本申请提供一种“三明治”式石墨烯/铁氧化物的锂离子电池负极材料的制备方法，该方法采用大尺寸石墨烯对铁氧化物进行修饰性改性。这种具有“三明治”式结构可以对铁氧化物颗粒起到保护支撑作用，同时石墨烯的引入增强了复合材料的导电性，使得电池的比容量和循环寿命得到了明显的提升。

技术领域

本发明涉及一种锂电材料领域，特别是涉及一种锂离子电池负极材料。

背景技术

锂离子电池作为一种已经商业化的二次电池，具有电压平台高，能量密度大以及循环稳定性好等优点，在化学电源中最具潜力且备受欢迎，目前已经在人们日常生活中扮演重要角色，随着各类便携式电子设备和电动交通工具的更新迭代，以及储能领域的蓬勃发展，对锂离子电池的能量密度和循环寿命提出更高要求。电池的正负极材料是锂离子电池中的关键部分，对电化学性能起着决定性作用。目前的正极材料主要为磷酸铁锂，钴酸锂和三元材料，而负极材料主要以石墨等碳材料为主。这些材料都有一定的局限性，使得电池无法兼顾高比容量和高安全性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极材料及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将石墨烯粉末与水超声混合；

2)加入铁源前驱体并超声混合，使得Fe³⁺在石墨烯片层的两面自组装并附着；

3)再次加入石墨烯粉末混合，使得再次加入的石墨烯在自组装；

4)经离心脱水处理后获得材料进行热处理即获得所述锂离子电池负极材料。

优选地，所述石墨烯的厚度为0.2～0.7nm，石墨烯片层对角长度＞1μm。更优选地，所述大尺寸石墨烯为采用电化学剥离法制备获得。其中的石墨烯在电解制备过程中表面部分被氧化，含有一定量的含氧基团，同时其表面缺陷较少，导电性好。

优选地，所述铁源前驱体选自Fe(NO₃)₃·9H₂O，Fe₂(CO₃)₃，FeCl₃以及Fe(OH)₃中的一种或多种。

优选地，铁源前驱体的质量为石墨烯粉末质量的30～60倍。

优选地，热处理的温度为450℃～750℃；热处理的时间为1h～7h。通过热处理获得多种铁氧化物。

根据本发明技术方案，在热处理前先进行冷冻干燥，冷冻干燥的温度为不高于-5℃。

根据本发明技术方案，可通过添加硝酸水溶液促进铁源前驱体在水中溶解

本发明还公开了一种采用如上述所述制备方法制备获得的锂离子电池负极材料。

本发明还公开了一种锂离子电池负极极片，所述锂离子电池负极极片包括采用如上述所述的锂离子电池负极材料形成的复合材料层。

优选地，所述复合材料层包括以下重量份的组分：

锂离子电池负极材料 5～10重量份