[发明专利]一种低温锂电池的负极活性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种低温锂电池的负极活性材料及其制备方法，包括：(1)将锂源、钛源和氧化铬混合得到混合粉末，在惰性气体氛围中球磨处理，以制备得到固相混合物；(2)将固相混合物在惰性气体氛围中进行热处理，得到中间产物A；(3)将噻吩衍生物单体和发泡剂分散至有机溶剂中，得到混合溶液，然后将中间产物A加入到该混合溶液中搅拌混合，得到混合体系，在搅拌的条件下，向混合体系中滴加过硫酸铵溶液，反应8‑12h，得到中间产物B；(4)将中间产物B在100‑220℃下进行热处理，即得所述的负极活性材料；本发明提供的锂电池负极活性材料，首次放电容量、首次充放电效率以及循环容量保持率均有较好的表现。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种低温锂电池的负极活性材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有较高的工作电压和能量密度，且循环寿命长以及环境友好等优势，被广泛用于生产生活中。随着现代社会的发展，对用电器的要求也越来越高。小型电器如手机、相机用电池，逐渐往轻、薄、长待机、高安全方向发展，而电动工具、电动自行车、电动汽车用电池则要求更高的能量密度、倍率性能和安全性。电极材料的性能直接决定了锂离子电池的能量密度和安全性，因此开发高性能负极材料至关重要。

锂离子电池负极材料的研究过程主要经历了四代。金属锂是第一代负极材料，它的比容量比较高，但在由于性质比较活泼，在充放电过程中会产生锂枝晶，容易刺破隔膜而导致短路、爆炸等安全性问题。第二代采用的铝锂合金可以有效的避免锂枝晶的问题，但是充放电循环几次后，材料会出现严重的体积变化导致电池材料粉末化，致使电池结构破坏，循环寿命低。接着又出现了经过改进的氧化物型的负极材料，但是此种材料仍然有缺陷。1980年以后，在Armand理论的引导下，人们逐渐发现，锂在碳材料中嵌入时，电极电位非常接近于锂金属本身的电位，而且不容易与电解液发生反应，使得循环性能变好。这就是目前普遍使用的第三代石墨类负极材料，其可逆容量为300～360mAh/g。但是随着电池市场的需求，比容量高、循环性能优良和安全性好的新型化的材料引起了广大研究者的关注并取得了较大的进展，这就是第四代负极材料，即硅、锡基和氧化物类负极材料。

现有技术中，碳材料是目前商用的负极材料，其具有导电性好，结构稳定，廉价易得的优势，但比容量比较低，倍率性能和循环寿命较差。金属基负极材料和过渡金属氧化物具有理论比容量高、嵌锂电位比较低、原料资源丰富、安全环保等一系列优点，但是在脱/嵌锂过程中这些材料产生严重的膨胀，容易导致材料的粉末化，最终导致电池结构的破坏。通过构建金属(金属氧化物)-碳材料复合体系，将金属或者过渡金属氧化物分散在碳材料(石墨、碳纳米管)母体上，利用碳材料(石墨、碳纳米管)将体积效应严重的金属及其氧化物支撑起来，以缓解体积膨胀，提高负极材料的比容量、倍率性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温锂电池的负极活性材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种低温锂电池的负极活性材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锂源、钛源和氧化铬混合得到混合粉末，然后在惰性气体氛围中球磨处理，以制备得到固相混合物；

(2)将步骤(1)所得固相混合物在惰性气体氛围中进行热处理，得到中间产物A；

(3)将噻吩衍生物单体和发泡剂分散至有机溶剂中，得到混合溶液，然后将步骤(2)的中间产物A加入到该混合溶液中搅拌混合，得到混合体系，接着在搅拌的条件下，向混合体系中滴加过硫酸铵溶液，反应8-12h，得到中间产物B；

(4)将中间产物B在100-220℃下进行热处理，即得所述的负极活性材料。

优选地，所述的锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、乙酸锂中的一种或一种以上的混合物。

优选地，所述的钛源选自钛金属、含钛氧化物、含钛氢氧化物中的一种，或其组合。