一种锂离子电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池负极材料及其制备方法。本发明专利技术所设计的负极材料为纳米氧化钛与高导电性碳材料的原位复合物，其以多孔片状交联结构碳作为骨架，在骨架的片层上及孔径中均匀的填充有纳米二氧化钛颗粒。其制备方法为：以氧化石墨烯作为第一碳源，以A作为第二碳源、以B作为掺杂源；将三者加入溶剂中混合均匀后，在160～200℃进行反应，得到有元素掺杂的交联态碳材料；然后采用高温碱蚀，形成多孔片状交联结构的碳骨架，接着通过水解含钛有机物和高温处理得到成品。本发明专利技术制备工艺简单，原料成本低廉、合成温度低；所得产品具有体积膨胀小、导电性高、比容量高、良好的倍率性能及优异的循环稳定性。

Negative electrode material of lithium ion battery and preparation method thereof

The invention relates to the technical field of a lithium ion battery, in particular to a negative electrode material of a lithium ion battery and a preparation method thereof. The anode material of the invention is designed for in situ composite nano titania with high conductive carbon material, the porous sheet crosslinked structure of carbon in the film as a skeleton, skeleton and aperture uniformly filled with nano titanium dioxide particles. The preparation method is: using graphene oxide as the first carbon source, using A as a second carbon source, using B as the doping source; the three solvent is added and mixed evenly, the reaction was carried out in 160~200 DEG C, obtained crosslinked carbon materials doped by high temperature alkali etching; then, forming carbon skeleton flake porous crosslinked structure, then organic titanium and high temperature processing of finished product is obtained through hydrolysis with. The preparation process of the invention is simple, the material cost is low and the synthesis temperature is low; the products obtained have the advantages of small volume expansion, high conductivity, high specific capacity, good rate performance and excellent cycle stability.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池负极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种长循环寿命锂离子电池负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型的储能器件，具有能量密度大，循环寿命长和环境友好等优势，在笔记本电脑、手机、小型摄像机等领域上有着广泛的应用。随着科学技术的不断进步，锂离子电池已经被应用到新能源汽车、航空航天、智能电网等高科技领域中。负极材料是锂离子电池的关键材料之一，影响着电池的各项电化学性能。目前商业化广泛使用的石墨材料存在理论容量较低，嵌锂电位接近锂的生成电位，这使得锂枝晶极易生长，进而引起的安全性问题。同时在反复充放电过程中，石墨片层容易剥离进而导致电池的循环性能下降等问题。因此，开发安全性好、低成本、高容量、长寿命的新型负极材料对下一代锂离子电池发展及其下游产业的技术革新具有十分重要的意义。过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料时，通常具备较高的理论容量和丰富的储存量等优势，已成为研究人员广泛关注的热点。其中钛氧化物作为锂离子电池负极材料时，在脱嵌锂过程中的体积变化小，具有优异的循环性能与良好的安全性能。然而钛氧化物负极材料在实际应用中还存在以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池负极材料，其特征在于：所述负极材料包括二氧化钛纳米颗粒和多孔片状交联结构的碳骨架，所述纳米二氧化钛颗粒均匀地分散在碳材料片层上及孔径之中。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于：所述负极材料包括二氧化钛纳米颗粒和多孔片状交联结构的碳骨架，所述纳米二氧化钛颗粒均匀地分散在碳材料片层上及孔径之中。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料，其特征在于：所述纳米二氧化钛颗粒的粒径为5nm～50nm，所述碳骨架的孔径大小为50nm～100nm，片层厚度为0.5～2μm。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池负极材料，其特征在于：所述碳骨架含有掺杂原子，所述掺杂原子选自氮、硫、磷中的至少一种。4.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一以氧化石墨烯作为第一碳源，以A作为第二碳源、以B作为掺杂源；将氧化石墨烯、A、B加入溶剂中混合均匀后，在均质状态下于160～200℃进行反应，得到有元素掺杂的交联态碳材料；所述A为可溶性糖类或可溶性树脂类；所述B中含有掺杂元素，所述掺杂元素选自除碳、氢、氧外的任意一种元素；步骤二按质量比，碱性化合物/有元素掺杂的交联态碳材料大于等于3的比例配取碱性化合物和步骤一所得的有元素掺杂的交联态碳材料；将二者混合均匀后，在保护气氛下，进行高温热处理，形成多孔片状交联结构的碳骨架；所述高温热处理时，控制温度大于等于500℃；步骤三按质量比，含钛有机物/多孔片状交联结构的碳骨架大于等于4的比例，配取步骤二所得多孔片状交联结构的碳骨架和含钛有机物；先将配取的多孔片状交联结构的碳骨架均匀分散于溶剂C中，得到混合物D，然后将配取的含钛有机物加入到混合物D中，在搅拌条件下于60℃以下反应，得到含二氧化钛前驱体的碳骨架；步骤四在保护气氛下，对步骤三所得含二氧化钛前驱体的碳骨架进行热处理；得到所述锂离子电池负极材料；进行热处理时，控制温度大于等于600℃。5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中；所述第一碳源为氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯分散液；所述A选自蔗糖、葡萄糖、果糖、酚醛树脂、环氧树脂、多巴胺中的至少一种；所述B选自尿素、硫脲、三聚氰胺、植酸、乙二胺、三乙醇胺中的至少一种。6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤一中；所述氧化石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨娟，周向阳，王标，聂阳，田航宇，陈三妹，程芳燕，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43