一种锂离子电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池及其制备方法，电池包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内，所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜层，所述的负极包括集流体和涂覆在集流体上的负极浆料，所述的涂覆在集流体上的负极浆料采用炭硅复合负极材料制成，所述的炭硅复合负极材料的炭源为两亲性炭材料，硅源为粒径3～10nm的晶体硅；所述的炭硅复合负极材料为具有炭为壳、硅为核的核壳结构，且粒径为30～50nm，球形度为50～80%；所述的炭硅复合负极材料比容量为503～1028mAh/g，循环100次容量保持率≥85%。本发明制备的锂离子电池比容量高，成本低，而且具有高能量密度特征，具有优良的倍率特性，良好的低温性能。

主权项

一种锂离子电池，包括电池壳、极芯和电解液，所述极芯和电解液密封容纳在电池壳内，所述极芯包括正极、负极和位于正极与负极之间的隔膜层，所述的负极包括集流体和涂覆在集流体上的负极浆料，其特征在于：所述的涂覆在集流体上的负极浆料采用炭硅复合负极材料制成，所述的炭硅复合负极材料的炭源为两亲性炭材料，硅源为粒径3～10nm的晶体硅；所述的炭硅复合负极材料为具有炭为壳、硅为核的核壳结构，且粒径为30～50nm，球形度为50～80%；所述的炭硅复合负极材料比容量为503～1028mAh/g，循环100次容量保持率≥85%；所述的硅源质量为炭硅复合负极材料总质量的3～35%；所述的两亲性炭材料为煤沥青基、石油沥青基、中间相沥青基、石油焦基、针状焦基和沥青焦基两亲性炭材料中的一种或者任意比例的多种；所述的锂离子电池由以下方法制得：A、将一种或任意比例的多种两亲性炭材料加入到去离子水中，并用水溶性碱调节溶液的pH值为10～14，制成两亲性炭材料溶液；所述两亲性炭材料溶液的质量百分比浓度为5～10%；B、按晶体硅与两亲性炭材料溶液的质量比为1:100～1000称取粒径为3～10nm的晶体硅粉末，加入到两亲性炭材料溶液中搅拌，得到炭硅混合液；所述的搅拌为搅拌30～180min；C、按炭硅混合液与有机溶剂体积比为1:20～200取有机溶剂，在搅拌下，将混合液加入到有机溶剂中，5～30min后停止搅拌，静置，得到分层的混合物，上层液体为有机溶剂与水的共溶物，下层液体含两亲性炭材料/硅复合材料；所述的有机溶剂为能够与水互溶的低沸点极性有机溶剂，是指乙醇、丙酮或者甲醇；所述的搅拌速度为300～1500r/min；D、将步骤C得到的分层的混合物的上层液体与下层液体分离；E、将下层液体的有机溶剂蒸干，得到黑灰色粉末，即为两亲性炭材料/硅复合材料；所述的将下层液体的有机溶剂蒸干是指在50～70℃下将下层液体的有机溶剂蒸干；F、在惰性气氛下将步骤E制得的两亲性炭材料/硅复合材料进行炭化处理，然后自然冷却至室温，获得用于制备锂离子电池的炭硅复合负极材料；所述的炭化处理为以1～10℃/min的升温速率升至900～1400℃进行炭化处理20～60min；G、将步骤F中的炭硅复合负极材料采用本领域常规工艺制成锂离子电池。