[发明专利]一种锂电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

（1）碳硅复合材料的制备：将明胶和水按质量比为1：10～1：20混合分散后，搅拌溶解，再加入明胶质量1～3%的细菌纤维素，明胶质量4～8%的壳聚糖，明胶质量0.3～0.5%的戊二醛，明胶质量10～15%的正硅酸乙酯，加热搅拌反应后，静电纺丝，得复合纤维，再于氮气气氛下，将复合纤维以0.8～1.2℃/min速率升温至1480～1500℃，保温反应4～6h后，用干冰以20～30℃/min速率降至室温，出料，压制，切成厚度为1～3mm的薄片；

（2）活性物质涂层的制备：于惰性气体保护状态下，将步骤（1）所得物质和液态锂合金混合，并加入液态锂合金质量0.1倍的快离子导体和液态锂合金质量0.1倍的改性四钛酸，随后抽真空至600～800Pa，保压浸渍30～60min；

所述改性四钛酸的制备方法为将二氧化钛与碳酸钾按质量比3：1混合研磨，并于温度为800℃的条件下煅烧13h后，得四钛酸钾，将四钛酸钾与质量分数为10%的盐酸按质量比1：10混合，浸泡，过滤，洗涤，干燥，得四钛酸，将四钛酸与去离子水按质量比1：50混合，并加入四钛酸质量0.1~0.3倍的氨基化二氧化钛，超声分散后，过滤，干燥，得改性四钛酸；所述氨基化二氧化钛为将纳米二氧化钛与水按质量比1：10混合，并加入纳米二氧化钛质量1~2倍的氨丙基三乙氧基硅烷和纳米二氧化钛质量0.1~0.3倍的氨水，搅拌反应后，过滤，得氨基化二氧化钛；

（3）集流体与活性物质涂层的复合：将集流体与步骤（2）所得物质按质量比2：1混合，并于惰性气体氛围下用集流体质量0.2~0.4倍的粘结剂进行粘合；

（4）对步骤（3）所得产品进行指标分析。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述粘结剂为PVDF溶液；所述PVDF溶液是由PVDF和溶剂按质量比为1：8～1：10复配而成；所述溶剂为NMP，DMF，DMSO，TEP或DMAC中的任意一种。

3.根据权利要求1所述制备方法制得的一种锂电池负极材料，其特征在于：材料配方包括30~50份集流体和10~15份活性物质涂层；所述活性物质涂层是由液态锂合金和步骤（1）所得硅碳复合材料按质量比为1：3～1：20复配而成；所述液态锂合金为锂锡合金，所述锂锡合金中，锂和锡的质量比为1：3～1：5，且锂锡合金中包括锂质量3～5%的硼；所述液态锂合金和步骤（1）所得硅碳复合材料中可加入锂锡合金质量0.1倍的快离子导体和锂锡合金质量0.1倍的改性四钛酸；所述快离子导体为Li₂S-P₂S₅，Li₂S-SiS₂，Li₂S-GeS₂，Li₁₀GeP₂S₁₂或Li₁₀SnP₂S₁₂中任意一种；所述改性四钛酸由改性二氧化钛与四钛酸混合反应制得；所述改性二氧化钛为氨基化二氧化钛。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池负极材料，其特征在于，所述硅碳复合材料由明胶、壳聚糖、正硅酸乙酯、细菌纤维素和戊二醛混合反应后，再经静电纺丝、煅烧制备而成。

5.根据权利要求3所述的一种锂电池负极材料，其特征在于，所述锂电池负极材料包括以下重量份数的原料组分：35份集流体和15份活性物质涂层。