[发明专利]锂离子电池负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括：在惰性气体氛围下，将锡前驱体与有机溶剂混合后，添加表面活性剂升温至200～215℃，再添加还原剂反应5～10分钟后；然后添加锑前驱体反应5～7分钟，形成锡锑纳米晶合金粗产物；最后，通过短链配体置换得到粒径均匀的锡锑纳米晶合金负极材料。本发明制得的粒径均匀的锡锑纳米晶合金负极材料作为一种双金属合金材料，由于锡和锑与锂离子的合金化反应电位不同，可以有效抑制充放电过程中负极材料的体积变化和材料内部产生的应力对材料结构的破坏，从而维持材料结构的稳定性，有效提高了锂离子电池的循环稳定性和安全性能，且具备高理论容量。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，一种锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有电压高，能量密度大，稳定的放电电压，良好的低温性能，优异的安全性能和长的储存和使用寿命，以及自放电小，无记忆效应，工作温度范围宽，环境友好等众多优点，是当今社会公认的理想化学能源，是现代生活中常用的能源存储与转换装置，被广泛应用于移动电话、手提电脑等便携式电子器件，规模化储能电站和电动汽车中。锂离子电池是一种二次电池(可循环利用)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。随着现代社会科技与经济的高速发展，新能源汽车，智能电网和通信基站等新兴领域的快速发展，不但对锂离子电池的能量密度、使用寿命等电性能提出了更高的要求，而且对锂离子电池的稳定性等安全性也要求越来越高。

目前，以石墨(理论容量为372mAh/g)为负极的锂离子电池系统的实际能量密度逐渐接近其理论极限值，这已经不能满足社会科技与经济的高速发展对电池能量密度的迫切需求。合金负极材料，与石墨相比，具有更大的理论贮锂容量和低的贮锂电位。其中，锡负极能与Li形成Li₂₂Sn₅的合金，有着高的理论容量为993mAh/g，因此被认为是锂离子电池石墨负极材料最有希望的替代物之一。但是，锡负极材料在充放电过程中，体积膨胀变化巨大，造成活性物质的粉化和破裂，从而直接导致电极容量的大幅度降低和循环性能变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池负极材料的制备方法，旨在解决现有锂离子电池锡负极材料在充放电过程中，体积膨胀变化巨大，造成活性物质的粉化和破裂，从而直接导致电极容量的大幅度降低，循环性能变差的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池负极材料。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

获取锡前驱体，在惰性气体氛围下，将所述锡前驱体与有机溶剂进行混合脱气处理，得到第一反应液；

获取表面活性剂，在惰性气体氛围下，将所述表面活性剂添加到所述第一反应液中，升温至200～215℃，得到第二反应液；

获取还原剂，在惰性气体氛围下，将所述还原剂添加到所述第二反应液中，反应5～10分钟，得到第三反应液；

获取锑前驱体，在惰性气体氛围下，将所述锑前驱体添加到所述第三反应液中，反应5～7分钟后，纯化处理，得到锡锑纳米晶合金粗产物；

获取短链配体，将所述短链配体与所述锡锑纳米晶合金粗产物进行混合处理，得到锡锑纳米晶合金负极材料。

优选地，所述表面活性剂、所述还原剂、所述锑前驱体和所述锡前驱体的摩尔比为(0.05～0.1)：1：1：(2～4)。