[发明专利]一种锂电池阳极复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种锂电池阳极复合材料，所述复合材料由纳米镁锂合金、铝酸镧铜和石墨三者复合而成，所述纳米镁锂合金平均晶粒在5‑15nm之间，以石墨和纳米镁锂合金为基体，铝酸镧铜包覆在基体表面，形成复合材料。本发明锂电池阳极复合材料制备方法简单，制得的材料具有到店型号、力学及电学性能佳，能显著改善锂离子电池循环性能，具有良好的耐高低温性，可以应用于快充型锂离子电池中。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体涉及一种锂电池阳极复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池见证了现代蓬勃发展的电子技术，成为现代无处不在的便携式电子设备必不可少的部分。锂电化学电池，更普遍地称为电池(组)，广泛用于各种军用和民用产品。这些产品中许多是使用高能和高功率电池。部分由于便携电子设备的小型化，期望开发具有增加的功率容量和使用寿命的更小的锂电池。然而，随着越来越多具有高能量和大功率的先进设备的需求、尤其是混合动力电动汽车的发展，商业化锂离子电池的性能已经难以达到其所需的性能。其中重要的一个原因是因为锂离子电池目前的阳极主要材料是石墨，其理论容量只有372mAh/g，其储锂容量还不够高，还不能满足未来的锂离子电池必须向高容量方向发展的需求；而且在电池工作期间，锂枝晶很可能在石墨表面形成，容易诱导安全问题。因此，广泛的研究一直致力于寻求有效的方法来实现更好的阳极材料。

与石墨相比，过渡金属氧化物是具有高容量和相对高的工作电压与石墨相比，另外也能够避免使用石墨产生的锂枝晶的形成问题。然而，在锂的嵌、脱循环过程中，过渡金属氧化物阳极材料存在严重的体积膨胀和收缩，造成材料结构的破坏和机械粉化，从而导致电极循环性能的衰退。如果解决这个问题并提高锂电池的容量是锂电中重要的研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种锂电池阳极复合材料及其制备方法和应用，制备方法简单，制得的材料具有到店型号、力学及电学性能佳，能显著改善锂离子电池循环性能，具有良好的耐高低温性，可以应用于快充型锂离子电池中。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种锂电池阳极复合材料，所述复合材料由纳米镁锂合金、铝酸镧铜和石墨三者复合而成，所述纳米镁锂合金平均晶粒在5-15nm之间，以石墨和纳米镁锂合金为基体，铝酸镧铜包覆在基体表面，形成复合材料。

作为本发明的进一步改进，所述纳米镁锂合金、铝酸镧铜和石墨的质量比为(3-10)：(2-7)：50。

作为本发明的进一步改进，所述纳米镁锂合金、铝酸镧铜和石墨的质量比为7：5：50。

作为本发明的进一步改进，所述纳米镁锂合金的制备方法如下：将镁锂合金经过行星球磨机研磨后，去离子水清洗，烘干得到纳米镁锂合金。

进一步地，所述研磨转速为550-1000r/min，所述研磨时间为10-15h。

所述铝酸镧铜的制备方法如下：将硝酸铜、硝酸镧、硝酸铝加入乙二醇中，搅拌混合均匀，滴加NaOH溶液调节pH值，继续搅拌30-60min后转入聚四氟乙烯内胆中，至于不锈钢水热反应釜中，密封放入烘箱中150-170℃反应12-24h，冷却，弃去上清液，固体产物用去离子水洗涤后，烘干得到铝酸镧铜。

作为本发明的进一步改进，所述硝酸铜、硝酸镧、硝酸铝的物质的量之比为3:1：(3-5)。

作为本发明的进一步改进，所述NaOH溶液的物质的量浓度为3-5mol/L；所述pH值调节值9-10；所述硝酸铜、硝酸镧、硝酸铝总质量与乙二醇的体积比为(7-9)：50。

本发明进一步保护一种上述锂电池阳极复合材料的制备方法，包括以下步骤：将石墨研细至200目以下，与纳米镁锂合金、铝酸镧铜充分混合，用行星球磨机研磨，烘干，压片，得到锂电池阳极复合材料。