类石墨结构的锂离子电池负极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种类石墨结构的锂离子电池负极材料及其制备方法，要解决的技术问题是改善锂离子电池的安全性。本发明的类石墨结构的锂离子电池负极材料是BCN化合物，具有纤维晶体结构，晶体的层间距在0.300～0.400nm之间，其粒度为1～75μm，锂嵌入该材料电压为0.2～0.8V，脱出电压为0.2～1.0V。制备方法包括以下步骤：含氮化合物与硼酸制得针状前驱体，将针状前驱体烧结获得纤维晶体结构。本发明与现有技术相比，在相同放电倍率下，类石墨结构的BCN负极材料的放电电压平台比普通碳基材料高，作为锂离子电池负极材料可防止枝晶的产生，解决锂离子电池的安全问题，并且制备方法简单，能够实现大规模工业化生产。

主权项

一种类石墨结构的锂离子电池负极材料，其特征在于：所述类石墨结构的锂离子电池负极材料是BCN化合物，具有纤维晶体结构，晶体的层间距在0.300～0.400nm之间，其粒度为1～75μm，相对于锂的电压，锂嵌入该材料电位为0.2～0.8V，脱出电位为0.2～1.0V；所述类石墨结构的锂离子电池负极材料用下述方法得到：包括以下步骤：一、按含氮化合物与硼酸的物质的量比为6～1∶1～6，分别将含氮化合物在25～100℃水中溶解，硼酸在25～100℃水中溶解，然后将硼酸慢慢注入已溶解的含氮化合物溶液中，搅拌0.1～10h，回流，自然冷却至室温，得到针状前驱体；二、将针状前驱体与锂源混合均匀后，置于加热反应装置中，按1～15℃/min的升温速度，升温到300～1500℃范围内，保温2～96h，进行碳化处理；三、将获得的材料，置于加热装置中，按1～15℃/min的升温速度升温到2000-3500℃保温20-360h，进行石墨化处理，获得具有纤维晶体结构，晶体的层间距在0.300～0.400nm之间的电极材料；所述含氮化合物是吡咯类、胺类、嗪类、吡啶类、尿素和氨基酸类中任一种或两种以上物质的混合物；所述锂源物质是氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、碘化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、甲酸锂、氟化锂、铬酸锂、四水柠檬酸锂、四氯铝酸锂、溴化锂、四氟硼酸锂和草酸锂中任一种或两种以上的物质的混合物。