双包覆层锂离子电池负极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种双包覆层锂离子电池负极材料及其制备方法和锂离子电池，要解决的技术问题是提高循环稳定性、倍率充放电能力和低温放电能力。本发明专利技术在碳基材料外包覆有银‑碳双导电网络层，以纳米颗粒金属银为节点，无定形碳为连线，形成网络导电结构。本发明专利技术的方法包括以下步骤：碳基材料过筛，配制银氨溶液，分散碳基材料，化学镀银，干燥，碳化处理。本发明专利技术的锂离子电池，负极活性物质采用双包覆层锂离子电池负极材料。本发明专利技术与现有技术相比，银‑碳双导电网络层与锂离子有较多的接触机会，使电子和锂离子迁移速率增大，有效降低复合材料体系界面势能，使循环性能、倍率放电性能优异，低温性能得到显著改善，制备工艺简单，容易操作。

【技术实现步骤摘要】
双包覆层锂离子电池负极材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术涉及一种新能源材料及其制备方法和电池，特别是一种锂离子电池负极材料及其制备方法，采用该材料作为负极的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型的高能电池，在移动通信设备、便携式计算机、摄像机、照相机、MP3等小型设备中得到大量应用，也成为太阳能、风能等发电系统的储备电源，无绳电动工具电源以及混合电动汽车HEV、纯电动汽车EV电源。尤其是随着电动汽车和太阳能、风能储能对锂离子电池需求的快速增长，对锂离子电池的安全性、循环性能、倍率性能和高低温性能提出了很高要求。负极材料作为锂离子电池的主要组成部分，其性能的好坏直接影响锂电池的性能。石墨作为使用最为广泛的碳基锂离子电池负极材料，其理论比容量仅为372mAh·g-1，而其实际比容量发挥较低，且循环稳定性、安全性、倍率性能难以有效提高。因此，采用新型工艺或寻找合适的新的碳基材料来改进负极材料，提升负极材料性能和电池综合性能，一直以来都是学者和产业者研究的热点。现有技术的锂离子电池负极材料以人造石墨和天然石墨为主，此外，还有硅碳复合负极材料、硬碳材料、软碳材料等。未经包覆改性处理的碳负极材料一般存在循环性能、倍率性能、低温性能和首次效率低的问题。针对上述问题，人们采用包覆改性、表面改性和金属化合物掺杂的手段来加以克服。例如，中国专利申请号201010203779.9公开的一种锂离子电池负极材料及其制备方法，该锂离子电池负极材料由天然晶质石墨、天然隐晶质石墨和天然结晶脉状石墨中的一种以上为基体，基体外包覆有非石墨类碳材料，包覆后的微粒复合有导电材料。中国专利申请号201410784385.5公开的一种快充石墨锂离子电池负极材料及其制备方法。该快充石墨锂离子电池负极材料通过将天然石墨与沥青的混合物混合、加热捏合、粉碎、惰气保护热处理、石墨化制得。中国专利申请号201110407617.1公开的一种高安全性锂离子电池负极材料及其制备方法。该高安全性锂离子电池负极材料的制备方法为：Al(OH)3溶胶与NaOH、LiOH在40～90℃温度下反应制得LiAlO2，石墨与LiAlO2混合并调pH值后在500～800℃下加热，蒸除其中的有机化合物和水分，研磨得石墨/LiAlO2复合粉体；石墨/LiAlO2复合粉体在铁催化剂下放入石英管中，制得石墨/LiAlO2/碳纳米管复合材料，再经球磨得到高安全性锂离子电池负极材料。中国专利申请号201410036662.4公开的一种锂离子电池负极材料SnSbCu/MCMB/C核壳结构及其制备方法。将还原沉积得到的SnSbCu纳米合金材料与MCMB经过球磨混和得到SnSbCu/MCMB—核壳结构的前驱体，然后再进行高温包碳处理，包裹一层酚醛树脂的裂解碳作为外壳，得到锂离子电池SnSbCu/MCMB/C核壳结构负极材料。中国专利申请号201410261687.4公开的一种纳米多孔金属氧化物/碳锂离子电池负极材料的制备方法。以结构可设计、调控的过渡金属配位聚合物为自模板式前驱体，采用原位热分解的方法获取纳米多孔金属氧化物/碳锂离子电池负极材料。以上现有技术针对碳基负极材料的改性采用碳包覆改性，合金或化合物掺杂，或者金属或化合物掺杂后再包覆改性，负极材料的循环稳定性、倍率充放电能力和低温放电能力不理想，且工艺复杂，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种双包覆层锂离子电池负极材料及其制备方法和锂离子电池，要解决的技术问题是提高负极材料的循环稳定性、倍率充放电能力和低温放电能力。本专利技术采用以下技术方案：一种双包覆层锂离子电池负极材料，在碳基材料外包覆有银-碳双导电网络层，所述碳基材料为天然石墨、人造石墨、硬碳或软碳中的一种以上，粒度≤200目，所述银-碳双导电网络层以纳米颗粒金属银为节点，无定形碳为连线，形成网络导电结构。本专利技术的银-碳双导电网络层的质量为碳基材料质量的5～20％。本专利技术的银-碳双导电网络层中，银的质量为碳质量的5～15％。本专利技术的双包覆层锂离子电池负极材料粒径D50为17.98～16.28μm，比表面积为2.330～0.98m2/g，表面分布有微孔，微孔孔径为一种双包覆层锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：一、将天然石墨、人造石墨、硬碳或软碳中的一种以上，过200目标准筛，得到碳基材料；二、移取1～20mL硝酸银溶液于10～200mL水中，先滴加1～10mL质量浓度5％的氢氧化钠溶液，搅拌生成白色沉淀，再滴加质量浓度2％的氨水至白色沉淀刚好被溶解，最后过量添加0.5～1mL质量浓度5％的氢氧化钠溶液，得到银氨溶液；三、将25～500g碳基材料加入到银氨溶液中，搅拌分散，转速30rpm，时间10min，得到在其中分散有碳基材料的银氨溶液；四、将1.5mol/L含有醛基的有机物溶液10～200mL，加入到分散有碳基材料的银氨溶液中，以30rpm的转速搅拌分散10min，然后置于45～50℃的水浴中，继续搅拌分散至纳米颗粒金属银沉积在碳基材料表面，得到镀银溶液；五、将镀银溶液加热干燥处理，得到前驱体；六、在保护性气体的保护下，将前驱体以1～5℃/min的升温速率升温至250～550℃，恒温3～8小时后，自然降温至室温，得到双包覆层锂离子电池负极材料。本专利技术的方法步骤二的搅拌为磁力搅拌，所述步骤三的搅拌分散为磁力搅拌分散，所述步骤四的搅拌分散为磁力搅拌分散。本专利技术的方法步骤二的搅拌转速为150rpm，搅拌30min。本专利技术的方法步骤四含有醛基的有机物是葡萄糖、麦芽糖或蔗糖。本专利技术的方法步骤六保护性气体为氮气、氩气和氦气中的一种以上，流量为0.4～1.0m3/h。一种锂离子电池，包含有负极，所述负极活性物质采用双包覆层锂离子电池负极材料，在碳基材料外包覆有银-碳双导电网络层，所述碳基材料为天然石墨、人造石墨、硬碳或软碳中的一种以上，粒度≤200目，所述银-碳双导电网络层以纳米颗粒金属银为节点，无定形碳为连线，形成网络导电结构，所述银-碳双导电网络层的质量为碳基材料质量的5～20％，所述银-碳双导电网络层中，银的质量为碳质量的5～15％，所述双包覆层锂离子电池负极材料粒径D50为17.98～16.28μm，比表面积为2.330～0.98m2/g，表面分布有微孔，微孔孔径为本专利技术与现有技术相比，碳基材料外包覆有银-碳双导电网络层，银-碳双导电网络层能够与锂离子有较多的接触机会，其使电子和锂离子迁移速率增大，有效降低复合材料体系界面势能，使负极材料的循环性能、倍率放电性能优异，低温性能得到显著改善，制备工艺简单，容易操作，安全可靠。附图说明图1是对比例1、实施例1、实施例2、实施例3的XRD图谱比较示意图。图2是对比例1的SEM照片。图3是实施例3的SEM照片。图4是对比例1、实施例1、实施例2、实施例3在0.001～2.0V间、0.1C倍率下的容量循环曲线图。图5是对比例1、实施例1、实施例2、实施例3在不同倍率下的放电容量曲线图。图6是对比例1、实施例1、实施例2、实施例3在不同温度下的放电容量曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的双包覆层锂离子电池负极材料，在碳基材料外包覆有银-碳双导电网络层，碳基材料为天然石墨、人造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双包覆层锂离子电池负极材料，其特征在于：所述双包覆层锂离子电池负极材料，在碳基材料外包覆有银‑碳双导电网络层，所述碳基材料为天然石墨、人造石墨、硬碳或软碳中的一种以上，粒度≤200目，所述银‑碳双导电网络层以纳米颗粒金属银为节点，无定形碳为连线，形成网络导电结构。

【技术特征摘要】
1.一种双包覆层锂离子电池负极材料，其特征在于：所述双包覆层锂离子电池负极材料，在碳基材料外包覆有银-碳双导电网络层，所述碳基材料为天然石墨、人造石墨、硬碳或软碳中的一种以上，粒度≤200目，所述银-碳双导电网络层以纳米颗粒金属银为节点，无定形碳为连线，形成网络导电结构。2.根据权利要求1所述的双包覆层锂离子电池负极材料，其特征在于：所述银-碳双导电网络层的质量为碳基材料质量的5～20％。3.根据权利要求2所述的双包覆层锂离子电池负极材料，其特征在于：所述银-碳双导电网络层中，银的质量为碳质量的5～15％。4.根据权利要求3所述的双包覆层锂离子电池负极材料，其特征在于：所述双包覆层锂离子电池负极材料粒径D50为17.98～16.28μm，比表面积为2.330～0.98m2/g，表面分布有微孔，微孔孔径为5.一种双包覆层锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：一、将天然石墨、人造石墨、硬碳或软碳中的一种以上，过200目标准筛，得到碳基材料；二、移取1～20mL硝酸银溶液于10～200mL水中，先滴加1～10mL质量浓度5％的氢氧化钠溶液，搅拌生成白色沉淀，再滴加质量浓度2％的氨水至白色沉淀刚好被溶解，最后过量添加0.5～1mL质量浓度5％的氢氧化钠溶液，得到银氨溶液；三、将25～500g碳基材料加入到银氨溶液中，搅拌分散，转速30rpm，时间10min，得到在其中分散有碳基材料的银氨溶液；四、将1.5mol/L含有醛基的有机物溶液10～200mL，加入到分散有碳基材料的银氨溶液中，以30rpm的转速搅拌分散10min，然后置于45～50℃的水浴中...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯春平，王兴蔚，侯佼，
申请(专利权)人：宁夏博尔特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64