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负极材料及其制备方法、高电压锂离子电池


技术摘要:
本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种负极材料,包括石墨颗粒以及包覆于所述石墨颗粒表面的耐电解液的纳米金属氧化物层。另外,本发明还提供一种负极材料的制备方法,包括步骤:1)将粘接剂溶解于有机溶剂中,得到稀释后的粘接剂;2)在金属盐溶液中加入纳米金属  全部
背景技术:
锂离子电池以较高的能量密度、良好的循环性能、无记忆效应等特点逐步进入人 们的视线,并成为近几年来研究者们关注的重点。 锂离子电池主要是由正极、负极、隔膜、电解液和外壳组成,通过Li 嵌入和脱出 正、负极材料进行能量交换的一种可充放电的高能电池。负极通常为碳材料,主要是石墨。 在锂离子电池首次充放电过程中,石墨易与电解液在固液相界面上反应形成一层覆盖于负 极表面的钝化膜,该钝化膜被称为固态电解质界面膜,简称SEI膜。石墨表面结晶度的高低 与热冲击性能的呈正相关,反应机理为低结晶度石墨表面活性位点多,与电解液相互反应 较多,SEI提前分解,释放热量,导致安全(热冲击)失效。 现有高电压快充体系通常在负极表面包覆碳以提高快充性能,然而这与石墨结晶 度越高越安全是相悖的。
技术实现要素:
本发明的目的之一在于:针对现有技术的不足,而提供一种高电压锂离子电池负 极材料,增加表面结构稳定性和降低反应性,提高安全性能。 为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案: 一种高电压锂离子电池负极材料,包括石墨颗粒以及包覆于所述石墨颗粒表面的 耐电解液的纳米金属氧化物层。 作为本发明所述的高电压锂离子电池负极材料的一种改进,所述纳米金属氧化物 层的质量占所述锂离子电池负极材料的10~20%。 作为本发明所述的高电压锂离子电池负极材料的一种改进,所述纳米金属氧化物 层的厚度为0.01~1um。 作为本发明所述的高电压锂离子电池负极材料的一种改进,所述石墨颗粒的粒径 D50为10~25um。 本发明的目的之二在于:提供一种高电压锂离子电池负极材料的制备方法,包括 以下步骤: 1)将粘接剂溶解于有机溶剂中,得到稀释后的粘接剂; 2)在金属盐溶液中加入纳米金属氧化物、稀释后的粘接剂和石墨颗粒,得到混合 浆料; 3)调节混合浆料的pH值<10,通入CO2,搅拌反应1~5h,抽滤,洗涤,干燥,研磨,筛 分处理后得到锂离子电池负极材料的半成品; 4)将获得的半成品在500~1000℃下碳化,破碎,筛分,除磁后得到锂离子电池负 3 CN 111599995 A 说 明 书 2/5 页 极材料的成品。 需要说明的是,其中,金属盐溶液中含有的金属离子与纳米金属氧化物中的金属 至少部分相同,金属盐溶液不仅能起到一定的分散作用,而且其中含有的金属还有少部分 会沉积在石墨颗粒的表面,起到一定的增效作用。另外,由于部分金属颗粒会团聚,因此,步 骤4)中通过除磁来去除这部分杂质。 作为本发明所述的高电压锂离子电池负极材料的制备方法的一种改进,所述纳米 金属氧化物、所述稀释后的粘接剂和所述石墨颗粒的质量比为(60~80):(10~20):(10~ 20)。 作为本发明所述的高电压锂离子电池负极材料的制备方法的一种改进,所述纳米 金属氧化物的粒径小于1um。优选的,纳米金属氧化物包括但不限于纳米氧化铝、纳米氧化 镁、纳米氧化钙、纳米氧化锌、纳米二氧化锡、纳米二氧化锆、纳米二氧化钛和纳米二氧化铈 中的至少一种。 作为本发明所述的高电压锂离子电池负极材料的制备方法的一种改进,所述粘接 剂包括沥青、聚丙烯酸酯类粘接剂、有机硅类粘接剂、环氧树脂类粘接剂、聚氨酯类粘接剂 中的至少一种;所述有机溶剂为异丙醇、丙酮或乙醇。 本发明的目的之三在于:提供一种高电压锂离子电池,包括正极片、负极片、间隔 设置于所述正极片和所述负极片之间的隔膜,以及电解液,所述负极片包括负极集流体以 及涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质,所述负极活性物质为说明书前文任 一段所述的锂离子电池负极材料。 作为本发明所述的高电压锂离子电池的一种改进,所述电池的充电截止电压大于 4.45V。 相比于现有技术,本发明至少具有以下有益效果:本发明在石墨颗粒的表面包覆 耐电解的纳米金属氧化物,一方面,纳米金属氧化物的高温稳定性好,能改善电池的高温稳 定性;另一方面,纳米金属氧化物均匀分布在石墨颗粒的表面,有利于增加负极材料的结构 稳定性,降低反应活性,减少其与电解液的相互反应,避免因SEI提前分解而导致热量释放, 改善电池的热冲击性能。 附图说明 图1是实施例1的包覆纳米氧化铝的石墨的SEM图。 图2是对比例1的包覆碳的石墨的SEM图。
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