一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电池负极技术领域，提供了一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；并限定了嵌锂炭材料与MXene的质量比、所述嵌锂炭材料的粒径、MXene的片层直径和片层层数；将得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。本发明专利技术提供的方法利用溶剂蒸发纳米片层自组装成膜的原理，在金属集流体上构筑起MXene片层和嵌锂炭材料组成的三维导电网络结构。其中，MXene作为导电剂、粘结剂和辅助活性组分，能够替代常规的高分子粘结剂和导电剂，可提高电极的电导率，相较于传统方法制备的嵌锂炭电极，大大地改善了电极的储锂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用
本专利技术涉及电池负极
，尤其涉及一种锂离子电池炭负极及其制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池作为一种清洁高效的储能装置，具有能量密度高、使用寿命长、安全性好等优点，现已占领了便携式电子设备的市场，广泛应用于移动电话、医疗、军事设备等领域。炭材料成本低廉，制备工艺简单，环境友好，是最常用的锂离子电池负极材料，已实现工业化生产。传统炭电极的成型工艺是利用绝缘的高分子粘结剂(PVDF、CMC等)将炭材料粘结成型，涂覆在金属集流体上，为了增加电极的导电性，一般需额外加入5～10wt％的导电剂。但是，该电极具有明显的不足：一方面，高分子粘结剂(PVDF、CMC等)为绝缘体，会增加电极的内阻，降低电池的功率密度；另一方面，粘结剂和导电剂均为非活性组分，不提供容量，不利于电池能量密度的提升。过渡金属碳化物或氮化物，简称MXene，是一种新型二维材料，于2011年被首次发现。它具有高导电性、良好亲水性和机械性能的特点，同时组分灵活可调，尺寸可控，在二次电池和超级电容器的电极材料的应用方面展现出巨大的潜力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：/n(1)将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1；所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm；所述MXene片层的直径为5～30μm；所述的MXene的片层层数为1～5层；/n(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池炭负极的制备方法，包括以下步骤：
(1)将嵌锂炭材料与MXene分散液混合得到混合浆料；所述嵌锂炭材料与MXene分散液中的MXene的质量比为(5～19):1；所述嵌锂炭材料的粒径为0.5～3μm；所述MXene片层的直径为5～30μm；所述的MXene的片层层数为1～5层；
(2)将所述步骤(1)得到的混合浆料涂覆在金属集流体上，干燥后得到锂离子电池炭负极。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的嵌锂炭材料包括天然石墨、人造石墨、硬炭、软炭和中间相炭微球中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的MXene包括Ti3C2Tx、Ti2CTx、Ti2NTx、Ti3N2Tx、V2CTx、Mo2CTx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、Cr2CTx、Mo2TiC2Tx和Mo2Ti2C3Tx中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的MXene分散液的浓度为1～20mg/mL。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，孙宁，李明智，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11