一种硬炭银复合负极材料及其制备方法与锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种硬炭银复合负极材料及其制备方法与锂离子电池，涉及储能材料技术领域，所述制备方法包括如下步骤：将水和吐温80混合均匀，得到反应溶液；向反应溶液中加入酚类物质和醛类物质，加入酸类物质调节pH至1

【技术实现步骤摘要】
一种硬炭银复合负极材料及其制备方法与锂离子电池


[0001]本专利技术涉及储能材料
，尤其涉及一种硬炭银复合负极材料及其制备方法与锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着锂电池应用场景的不断拓展，电池能量密度的不断提高，理论比容量372mAh/g的石墨负极材料已经不能满足市场需求。为了进一步提高负极材料的比容量，研究人员在硅、氧化亚硅、金属锂、金属氧化物等方向进行了深入研究，取得了一定进展，其中硅碳负极已经实现了量产。
[0003]但是，石墨、硅碳、金属锂等负极材料用于锂离子电池后，充放电过程中，由于电子在炭负极表面分布不均匀，且锂离子进入微孔中阻力较大，锂离子容易在炭负极表面堆积、还原，形成锂枝晶，造成安全问题，制约了多孔炭在锂电负极领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中负极材料用于锂离子电池时产生锂枝晶的问题，本专利技术提供一种硬炭银复合负极材料，该硬炭银复合负极材料通过在多孔炭材料的微孔中导入纳米银，使得电荷在炭负极表面分布更为均匀，同时降低锂离子进入炭微孔中的阻力，诱导锂离子在充电过程中进入炭负极微孔中，避免锂离子在碳负极表面形成锂枝晶，从而解决了现有技术中负极材料用于锂离子电池时产生锂枝晶的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种硬炭银复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：在20
‑
60℃温度下，将水和吐温80混合均匀，得到反应溶液；
[0008]S2：向所述反应溶液中加入酚类物质和醛类物质，混合均匀后，加入酸类物质调节pH至1
‑
2，搅拌至有凝胶形成，停止搅拌，于40
‑
70℃密封反应，得到胶体；
[0009]S3：向所述胶体中加入银源，搅拌，于80
‑
120℃密封反应，得到凝胶状沉淀；
[0010]S4：将所述凝胶状沉淀在惰性气氛保护下，于800
‑
1200℃进行碳化处理，得到硬炭银复合负极材料。
[0011]可选地，所述酚类物质选自苯酚、间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种。
[0012]可选地，所述醛类物质选自甲醛、乙醛、丙醛中的至少一种。
[0013]可选地，所述银源选自硝酸银、硫酸银、氟化银、高氯酸银、乙酸银中的至少一种。
[0014]可选地，所述酸类物质选自盐酸、硫酸、醋酸、草酸、甲酸中的至少一种。
[0015]可选地，步骤S2中所述酚类物质与所述醛类物质的摩尔比为1:1.05
‑
1.2。
[0016]可选地，所述银源添加量为所述酚类物质质量的0.1％
‑
1％。
[0017]可选地，步骤S4中于800
‑
1200℃进行碳化处理包括：以升温速率为5
‑
20℃/min升温至800
‑
1200℃。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种硬炭银复合负极材料，按照如上所述的硬炭银复
合负极材料的制备方法进行制备。
[0019]本专利技术的再一目的在于提供一种锂离子电池，包括如上所述的硬炭银复合负极材料。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术提供的硬炭银复合负极材料的制备方法，以酚类物质与醛类物质为碳源，通过引入银源，利用银具有良好导电性，和锂的兼容性好，可以形成合金的特点，因此，在多孔炭材料的微孔中，导入一定量的纳米银粒子，可以使电荷在炭负极表面分布更为均匀，同时降低锂离子进入炭微孔中的阻力，“诱导”锂离子在充电过程中进入炭负极微孔中，而不是在炭负极表面形成枝晶，从而避免在循环过程中析锂，提高安全性能。
附图说明
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0023]图1是本专利技术实施例1得到的硬炭银复合负极材料的透射电镜照片；
[0024]图2是本专利技术实施例1中硬炭银复合负极材料的充放电曲线；
[0025]图3是本专利技术实施例1中硬炭银复合负极材料的循环寿命曲线。
具体实施方式
[0026]现在对本专利技术作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]为解决现有的负极材料用于锂离子电池时产生锂枝晶的问题，本专利技术提供一种硬炭银复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0028]S1：在20
‑
60℃温度下，将水和吐温80按质量比100:0.5
‑
2混合均匀，得到反应溶液；
[0029]S2：向反应溶液中加入酚类物质和醛类物质，搅拌15min，混合均匀后，加入酸类物质调节pH至1
‑
2，搅拌20min，搅拌至有凝胶形成，停止搅拌，于40
‑
70℃密封反应，优选反应8
‑
12h，得到胶体；
[0030]S3：向胶体中加入银源，搅拌60min，使银源充分溶解，于80
‑
120℃密封反应，优选反应3
‑
6h，得到凝胶状沉淀；并优选在反应完成后，将得到的凝胶沉淀充分干燥；
[0031]S4：将凝胶状沉淀在惰性气氛保护下，于800
‑
1200℃进行碳化处理，优选碳化时间1
‑
3h，得到硬炭银复合负极材料。
[0032]本专利技术提供的硬炭银复合负极材料的制备方法，以酚类物质与醛类物质为碳源，通过引入银源，利用银具有良好导电性，和锂的兼容性好，可以形成合金的特点，因此，在多孔炭材料的微孔中，导入一定量的纳米银粒子，可以使电荷在炭负极表面分布更为均匀，同时降低锂离子进入炭微孔中的阻力，“诱导”锂离子在充电过程中进入炭负极微孔中，而不是在炭负极表面形成枝晶，从而避免在循环过程中析锂，提高安全性能。
[0033]本专利技术通过将水和一定比例的吐温80混合均匀，作为反应介质；加入吐温80的作用是提高有机物在液体中的溶解度；向反应溶液中加入作为碳源的酚类物质和醛类物质后，使得碳源通过液相聚合形成具有很多大孔结构的多孔纳米凝胶，再与银源混合，与固相
法相比，银在碳中分布的更为均匀，因此，可以通过较低的银用量，达到较好的效果；并且，液相聚合形成的凝胶，碳化后形成的炭骨架，具有丰富的孔结构，再加上纳米银的“诱导”作用，使得制备的硬炭银复合负极材料比容量高、脱锂平台低、循环寿命长。
[0034]本专利技术优选酚类物质选自苯酚、间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种；优选醛类物质选自甲醛、乙醛、丙醛中的至少一种；优选银源选自硝酸银、硫酸银、氟化银、高氯酸银、乙酸银中的至少一种；优选酸类物质选自盐酸、硫酸、醋酸、草酸、甲酸中的至少一种。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬炭银复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在20
‑
60℃温度下，将水和吐温80混合均匀，得到反应溶液；S2：向所述反应溶液中加入酚类物质和醛类物质，混合均匀后，加入酸类物质调节pH至1
‑
2，搅拌至有凝胶形成，停止搅拌，于40
‑
70℃密封反应，得到胶体；S3：向所述胶体中加入银源，搅拌，于80
‑
120℃密封反应，得到凝胶状沉淀；S4：将所述凝胶状沉淀在惰性气氛保护下，于800
‑
1200℃进行碳化处理，得到硬炭银复合负极材料。2.如权利要求1所述的硬炭银复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述酚类物质选自苯酚、间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚中的至少一种。3.如权利要求1所述的硬炭银复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述醛类物质选自甲醛、乙醛、丙醛中的至少一种。4.如权利要求1所述的硬炭银复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述银源选自硝酸银、硫酸银、氟化银、高氯酸银、乙酸银中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑨，谢皎，
申请(专利权)人：成都佰思格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：