【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池，具體涉及一種負極材料及其制備方法、負極極片和鋰離子電池。
技術介紹
1、鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、成本低、無記憶、安全性好等優點，被廣泛用于手機、筆記本電腦、相機等數碼產品、新能源汽車、儲能等領域。目前，商業化鋰離子電池的主流負極材料是石墨，但是石墨的理論比容量有限，無法滿足鋰離子電池的大功率、微型化、高容量的發展需求。因此，開發更高能量密度的負極材料對高容量電池的發展至關重要。
2、納米金屬材料，例如錫基材料、鍺基材料等具有高比容量、脫嵌鋰電壓適中，自然儲量豐富，價格低廉，安全性高以及環保等優點，受到研究者的關注，被視為下一代理想的鋰離子電池負極材料之一。但是納米金屬顆粒在脫嵌鋰過程中會產生超過300％的體積膨脹，這種體積膨脹引起的材料變形會使電池內部產生很大的阻抗，并使材料在電池內部粉化脫落，導致電池循環性能變差，比容量衰減過快，嚴重影響電池的使用體驗。
技術實現思路
1、鑒于以上現有技術中存在的問題，本專利技術提供一種負極材料及其制備方法、負極極片和鋰離子電池，以改善納米金屬材料作為負極在循環過程中的體積膨脹問題。
2、為實現上述目的及其它相關目的，本專利技術第一方面提供一種負極材料，所述負極材料包括納米金屬顆粒和導電凝膠，所述納米金屬顆粒包括納米錫顆粒和/或納米鍺顆粒，所述導電凝膠包覆在所述納米金屬顆粒表面，所述導電凝膠具有三維多孔結構；其中，所述負極材料中導電凝膠的質量含量為29％至58％，納米金屬顆粒的質量含
3、在本專利技術一實施例中，所述負極材料中導電凝膠的質量含量為34％至50％，納米金屬顆粒的質量含量為50％至66％。
4、在本專利技術一實施例中，所述導電凝膠由導電單體與有機酸聚合交聯反應形成，所述導電單體包括：苯胺、苯胺衍生物、噻吩、噻吩衍生物、吡咯、吡咯衍生物中的至少一種；所述有機酸包括植酸、檸檬酸、丁二酸、酒石酸中的至少一種。
5、在本專利技術一實施例中，所述負極材料的xps測試的c元素圖譜中在284.9ev位置對應有c＝o鍵，在286.7ev位置對應有o-c＝o鍵。
6、在本專利技術一實施例中，所述c＝o鍵與所述o-c＝o鍵的峰強比為(3.2～3.8)：1。
7、在本專利技術一實施例中，所述納米金屬顆粒包括一次顆粒和/或由所述一次顆粒團聚形成的二次顆粒，所述一次顆粒的粒徑為50nm至100nm，所述二次顆粒的粒徑為200nm至400nm。
8、本專利技術第二方面提供一種負極材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
9、將納米金屬顆粒分散至溶劑中，獲得第一分散液；
10、將氧化劑分散至溶劑中，獲得第二分散液；
11、向所述第一分散液中加入有機酸和導電單體，分散均勻后再加入第二分散液，制得導電凝膠包覆的納米金屬顆粒負極材料。
12、在本專利技術一實施例中，所述有機酸的添加量占所述納米金屬顆粒質量的6％至60％。
13、在本專利技術一實施例中，所述導電單體的添加量占所述納米金屬顆粒質量的10％至50％。
14、在本專利技術一實施例中，所述氧化劑的添加量占所述納米金屬顆粒質量的0.15％至10％。
15、在本專利技術一實施例中，所述導電單體包括苯胺、苯胺衍生物、噻吩、噻吩衍生物、吡咯、吡咯衍生物中的至少一種。
16、在本專利技術一實施例中，所述有機酸包括植酸、檸檬酸、丁二酸、酒石酸中的至少一種。
17、在本專利技術一實施例中，所述氧化劑包括過硫酸銨、過氧化氫、三氯化鐵、過氧化苯甲酰、硫酸鈰銨、過硫酸鈉、硫酸鈰中至少一種。
18、在本專利技術一實施例中，所述溶劑包括去離子水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、乙酸乙酯中的至少一種。
19、本專利技術第三方面提供一種負極極片，所述負極極片包括負極集流體和設置在所述負極集流體上的負極活性物質層，所述負極活性物質層由上述負極材料組成。
20、本專利技術第四方面提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括上述的負極極片。
21、本專利技術的負極材料包括納米金屬顆粒和導電凝膠，導電凝膠包覆在納米金屬顆粒表面，且導電凝膠具有三維多孔結構。該負極材料利用導電凝膠的三維多孔結構抑制納米金屬顆粒的體積膨脹問題，穩定電極結構；同時，三維多孔結構和納米結構可促進電子和離子的傳輸，從而提高金屬納米材料負極的穩定性和電化學性能。
22、本專利技術利用導電單體與有機酸的聚合交聯反應在納米金屬顆粒表面進行導電凝膠的原位包覆，以形成導電凝膠-納米金屬材料原位復合的負極材料。該制備方法簡單、制備效率高，可擴展性強。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種負極材料，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料中導電凝膠的質量含量為34％至50％，納米金屬顆粒的質量含量為50％至66％。
3.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述導電凝膠由導電單體與有機酸聚合交聯形成，所述導電單體包括：苯胺、苯胺衍生物、噻吩、噻吩衍生物、吡咯、吡咯衍生物中的至少一種；所述有機酸包括植酸、檸檬酸、丁二酸、酒石酸中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料的XPS測試的C元素圖譜中在284.9eV位置對應有C＝O鍵，在286.7eV位置對應有O-C＝O鍵。
5.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述納米金屬顆粒包括一次顆粒和/或由所述一次顆粒團聚形成的二次顆粒，所述一次顆粒的粒徑為50nm至100nm，所述二次顆粒的粒徑為200nm至400nm。
6.一種權利要求1-5任一所述的負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，包括以下中的一項或多項：
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，包括以下中的一項或多項：
9.一種負極極片，其特征在于，包括負極集流體和設置在所述負極集流體上的負極活性物質層，所述負極活性物質層由權利要求1至5任一所述負極材料組成。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求9所述的負極極片。
...【技術特征摘要】
1.一種負極材料，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料中導電凝膠的質量含量為34％至50％，納米金屬顆粒的質量含量為50％至66％。
3.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述導電凝膠由導電單體與有機酸聚合交聯形成，所述導電單體包括：苯胺、苯胺衍生物、噻吩、噻吩衍生物、吡咯、吡咯衍生物中的至少一種；所述有機酸包括植酸、檸檬酸、丁二酸、酒石酸中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的負極材料，其特征在于，所述負極材料的xps測試的c元素圖譜中在284.9ev位置對應有c＝o鍵，在286.7ev位置對應有o-c＝o鍵。
5.根據權利要求1所述的負極材料，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：童鄰泰，
申請(專利權)人：遠景動力技術江蘇有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。