[发明专利]一种负极片及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种负极片及其制备方法、锂离子电池。本发明的负极片的组成结构包括钛片、二氧化钛纳米管、氧化锌纳米颗粒和金属锂；所述二氧化钛纳米管原位生长在钛片表面；所述氧化锌纳米颗粒负载在二氧化钛纳米管表面；所述金属锂负载在二氧化钛纳米管表面和氧化锌纳米颗表面。本发明的负极片的制备方法包括以下步骤：1)钛片的阳极氧化，在钛片上原位生成二氧化钛纳米管；2)在二氧化钛纳米管上负载氧化锌纳米颗粒；3)在二氧化钛纳米管表面和氧化锌纳米颗表面负载金属锂。本发明的负极片的导电性好、体积变化极小，不仅可以缓解锂枝晶的形成，而且可以提高锂离子电池的循环容量和循环稳定性，在锂离子电池领域有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种负极片及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

随着能源问题和环境问题的凸显，人们对于高比容量锂离子电池的需求越来越迫切，要想获得高容量、大功率、长寿命的锂离子电池，便需要对其核心部件的结构进行设计、性能进行提升。目前，市售的锂离子电池主要是以石墨材料作为电池负极材料，石墨材料的优点在于具有良好的循环稳定性，但其理论比容量仅有372mAh/g，已经难以满足锂离子电池高能量密度的要求。因此，需要寻找其他的电极材料来替代石墨材料，以此来提升锂离子电池的能量密度。

近些年来，过渡金属氧化物负极材料引起了人们的关注，过渡金属氧化物的理论比容量很高(例如：二氧化锰为1232mAh/g，Fe₂O₃为1007mAh/g)，且资源丰富、环境友好，但在充放电循环过程中材料的体积膨胀严重，会造成电池循环性能急剧下降，且放电平台较高(0.2V～0.6V)、电导性较差，阻碍了其商业化应用。锂是锂离子电池的重要组成元素，金属锂的理论比容量高达3860mAh/g，且放电平台低至-3V，但由于金属锂在充放电过程会因为锂沉积不均匀而出现锂枝晶，会严重影响锂离子电池的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负极片及其制备方法、锂离子电池。

本发明所采取的技术方案是：

一种负极片，其组成结构包括钛片、二氧化钛纳米管、氧化锌纳米颗粒和金属锂；所述二氧化钛纳米管原位生长在钛片表面；所述氧化锌纳米颗粒负载在二氧化钛纳米管表面；所述金属锂负载在二氧化钛纳米管表面和氧化锌纳米颗表面。

优选的，所述二氧化钛纳米管的长度为5μm～8μm，管径为100nm～200nm。

上述负极片的制备方法包括以下步骤：

1)将钛片置于含氟化铵的电解液中，进行阳极氧化；

2)将步骤1)处理过的钛片置于氢氧化锌分散液中，进行浸泡，再取出在空气中进行煅烧；

3)保护气氛下将步骤2)处理过的钛片置于熔融状态的金属锂中，进行浸泡，即得负极片。

优选的，步骤1)所述含氟化铵的电解液由氟化铵、水和乙二醇按照质量比1:5～10:400～500组成。

优选的，步骤1)所述阳极氧化的电压为50V～60V，时间为1h～3h。

优选的，步骤2)所述氢氧化锌分散液的制备方法为：将锌盐用溶剂分散，再加入氨水调节至pH呈碱性，即得氢氧化锌分散液。

优选的，所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌中的至少一种。

优选的，步骤2)所述浸泡的时间为4h～6h。

优选的，步骤2)所述煅烧的温度为200℃～250℃。

优选的，步骤3)所述保护气氛为氩气气氛。

优选的，步骤3)所述浸泡的时间为10s～30s。