[发明专利]一种锂电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、多孔空心Zn‑Hf‑Fe‑O的制备；步骤S2、多孔空心Zn‑Hf‑Fe‑O表面处理；步骤S3、烧结。本发明还公开了根据所述锂电池负极材料的制备方法制备得到的锂电池负极材料。本发明公开的锂电池负极材料具有较高的导电性、量保持率和理论比容量，应用该锂电池负极材料的锂电池循环使用寿命长，电池能量转换效率高。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池负极材料及其制备方法。

背景技术

由于以石油和煤为主的化石燃料的不断消耗，以及对于环境污染的不断加重，如当前的雾霾天气以及汽车尾气已经成为人类健康的头号杀手等，已经严重影响人类健康和生存环境。越来越多的人将目光投向新能源技术，开发新能源成为众多国家的能源战略重点，锂电池是其中的一个重要方向，锂电池以其优异的性能正成为最有潜力的动力源之一。

作为储锂的主体，负极材料在锂离子电池中起着很重要的作用，其容量是影响电池容量的重要因素之一，其性能的好坏直接影响锂离子电池的电池容量和循环使用寿命。目前，常见的锂电池负极材料仍以各种碳材料为主，但是碳负极材料存在缺陷：首次放电过程中生成SEI膜(固体电解质膜)，造成不可逆容量损失，这就限制了锂电池的应用。作为对上述材料的改进，纳米过度金属氧化物由于其较高的理论比容量，而且容量保持率高，引起了研究者们的广泛关注，但这类过渡金属氧化物材料在锂离子嵌入和脱出的过程中会有较大的体积膨胀和收缩变化，从而导致电极材料的粉化，进而与集流体失去电接触，极大的影响了此类材料的循环性能以及应用。其次，与传统的石墨负极材料相比，这些材料具有较差的电子传导率。

发明专利申请号为201410800266.4公开了一种锂电池用硅碳负极材料的制备方法，其通过高能球磨混合、有机碳包覆、高温碳化步骤以及微氧化步骤，使硅表面氧化一层二氧化硅层，并对石墨和热解炭进行氧化造孔作用，二氧化硅电化学惰性层能在一定程度是哪个抑制硅的体积膨胀，而多孔结构则能在一定程度上缓解硅的体积膨胀，从而在一定程度上提高硅碳负极材料的循环性能，但该工艺过程较多，控制点较多，不利于产业化过程中的产品一致性控制。

因此，开发一种制备工艺简单、易操作，循环性能好，比容量高，导电性佳的锂电池负极材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进锂电池储能材料行业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种锂电池负极材料，该锂电池负极材料具有较高的导电性、量保持率和理论比容量，应用该锂电池负极材料的锂电池循环使用寿命长，电池能量转换效率高。同时，本发明还提供了所述锂电池负极材料的制备方法，该制备方法简单易行，制备效率和成品率高，对设备依赖性小，实现了经济效率、社会效益和生态效益的完美结合。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、多孔空心Zn-Hf-Fe-O的制备：将锌盐、铪盐、铁盐搅拌溶解于醇溶剂中，将溶液转移到聚氟乙烯内衬的水热反应釜中，在180-220℃反应18-26h。取出反应釜，待反应体系冷却后，离心，用丙酮和无水乙醇反复洗涤粗产物，后在85-95℃的真空干燥箱中干燥至恒重，然后置于马弗炉中，在空气气氛中热处理1-3小时，得到多孔空心Zn-Hf-Fe-O；

步骤S2、多孔空心Zn-Hf-Fe-O表面处理：将经过步骤S1制成的多孔空心Zn-Hf-Fe-O分散于有机溶剂中，再向其中加入异丙烯基硼酸频哪醇酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、纳米硅粉、二乙基环己基氨基乙烯磷、引发剂，在氮气或惰性气体氛围，70-80℃下搅拌反应3-5小时，后离心，用丙酮和无水乙醇反复洗涤粗产物，最后在85-95℃的真空干燥箱中干燥至恒重，再碾磨过100-300目目筛，得到表面处理的多孔空心Zn-Hf-Fe-O；