锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池

摘要

本发明公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池，要解决的技术问题是提高锂离子电池的放电容量、倍率、吸液以及循环性能。本发明的负极材料，由石墨基体、在石墨基体原位生长的网状碳纳米管和/或纳米碳纤维、和/或混和在石墨基体之间的网状碳纳米管和/或纳米碳纤维、纳米柱状结构组成复合材料。本发明的制备方法包括：在石墨基体材料中加入催化剂，放入炉腔，温度达300～1300℃时，通入碳源气体。本发明与现有技术相比，工艺简化，控制精确，易于重现，材料比表面积增加，导电性提高，放电容量提高10～30mAh/g，10C/1C比率≥94％，用本发明的材料制作电池，可减少导电剂用量，降低锂离子电池成本。

主权项

一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：一、在石墨基体材料中加入质量为石墨基体质量的0＜质量≤5%的催化剂，得到混合物；所述石墨基体为含碳量在85%以上天然鳞片石墨、微晶石墨、人造石墨和导电石墨的一种以上，形状为球形、长短轴比为1.0～4.5的类球形、块状和片状的一种以上，其粒度D₅₀为3～40μm；所述催化剂为：铁、钴或镍的硝酸盐、硫酸盐、卤化物或氧化物；二、气相沉积，将混合物放入旋转炉、管式炉、碳管炉的炉腔中，以0.1～50℃/min的速度升温，同时以0.05～10m³/h的流量通入保护性气体氮气或氩气，当温度达到300～1300℃时，以0.05～10m³/h的流量通入碳源气体，通入时间为0.1～5h；所述碳源气体为甲烷、乙炔、乙烯、CO₂、天然气、液化石油气、苯或噻吩；三、采用在炉壁和炉壁内的导热层之间通入冷却水进行降温的方式或炉内自然降温的方式至100℃以下；四、以0.5～50℃/min的升温速度，升温到300～3000℃，保温0.5～10h；五、采用在炉壁和炉壁内的导热层之间通入冷却水进行降温的方式或炉内自然降温方式至100℃以下，停止通入保护性气体氮气或氩气，得到锂离子电池负极材料；所述锂离子电池负极材料由石墨基体、在石墨基体表面原位生长的网状碳纳米管和/或碳纤维、和混和在石墨基体之间的网状碳纳米管和/或碳纤维组成，锂离子电池负极材料的晶体层间距d₀₀₂在0.3356～0.347nm，比表面积在1～20m²/g之间；所述网状碳纳米管和网状碳纤维的质量为石墨基体质量的0.1～15%；所述网状碳纳米管和网状碳纤维具有平均直径100～500nm，平均长度5～100μm。