[发明专利]一种电极材料及其制备方法及电池

说明书

本发明公开一种电极材料及其制备方法及电池，涉及电池技术领域，用于在保持电极材料具有高比容量的同时，提高电极材料的循环稳定性。上述电极材料的制备方法包括：将碳类材料、石墨烯类材料、粘结剂与硅材料混合在一起，获得前驱体；将前驱体在惰性环境下进行烧结，使前驱体含有的碳类材料转化成具有片层结构的石墨类碳材料，得到电极材料。上述电极材料为上述电极材料的制备方法所制备的电极材料。上述电池包括上述电极材料。本发明提供的电极材料及其制备方法及电池用于提高电池的循环性能和比容量。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电极材料及其制备方法及电池。

背景技术

目前，商用锂离子动力电池一般以石墨材料为负极，其实际放电比容量已接近其理论值372mAh/g，使得以石墨材料作为负极材料的技术路线已不能满足商用锂离子动力电池的高能量密度的要求，因此，不少负极材料生产企业开始调整自身的战略方向，加大对新型负极材料布局，其中硅系负极备受瞩目。

由于硅材料具有非常高的理论嵌锂比容量和较低的嵌、脱锂电位，使得硅材料具有高理论储锂容量，一般能够达到4200mAh/g，因此，硅材料被认为是最有希望取代石墨的下一代负极材料。然而，硅材料作为电极材料应用于电池电极时，在充放电过程中，锂离子反复脱嵌会使硅材料产生巨大的体积膨胀，体积膨胀率甚至达到300％，这样容易引起硅材料粉化破碎，此时，硅材料之间以及硅材料与集流体之间失去电接触，导致材料的可逆容量急剧减小，循环性能迅速下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电极材料及其制备方法及电池，在保持电极材料具有高比容量的同时，提高电极材料的循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电极材料的制备方法。该电极材料的制备方法包括：

将碳类材料、石墨烯类材料、粘接剂与硅材料混合在一起，获得前驱体；

将前驱体在惰性气体环境下进行烧结，得到电极材料。

与现有技术相比，本发明提供的电极材料的制备方法中，将硅材料与石墨烯材料、碳类材料和粘结剂混合得到的前驱体中，硅材料分布在石墨烯材料丝绸状褶皱内。同时碳类材料和粘结剂也与石墨烯材料相互贴附，使得前驱体进行烧结后，前驱体中含有的碳类材料转化成具有片层结构的石墨类碳材料。此时，呈片层结构的石墨类碳材料贴覆在石墨烯材料的表面，石墨烯材料的丝绸状褶皱被具有片层结构的碳材料遮挡，进而保证石墨烯材料的丝绸状褶皱具有足够大的空间。由此可见，本发明提供的电极材料应用于电池时，在反复充放电的过程中，石墨烯材料的丝绸状褶皱所具有足够大的空间能够为硅材料提供膨胀空间，避免电极材料粉化破碎，从而提高电极材料的循环稳定性。并且，碳材料和石墨烯类材料作为基底碳与硅材料复合来制备电极材料时，由于碳类材料和石墨烯类材料具有非常高的比表面积，因此，碳类材料和石墨烯类材料硅复合得到的电极材料的储锂容量增加，使得锂离子缩短了在电极材料中的传输距离，增加了硅的锂化反应速率。

本发明还提供了一种电极材料，该电极材料为上述电极材料的制备方法所制备的电极材料。

与现有技术相比，本发明提供的电极材料的有益效果与上述电极材料的制备方法的有益效果相同。

本发明还提供了一种电池，包括上述电极材料。

与现有技术相比，本发明提供的电池的有益效果与上述电极材料的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的电极材料的制备流程图一；

图2为本发明实施例提供的电极材料的制备流程图二；

图3为本发明实施例提供的电极材料的制备流程图三；