【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体而言，涉及一种复合负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前锂离子电池所用快充负极材料主要为人造石墨，其主要是由石墨及其表面包覆的无定形碳组成，但是由于包覆的无定形碳自身比容量低，首次效率低及其材料层间距小，造成其材料的首次效率偏低及其对材料的快充性能提升幅度有限。有研究者通过材料表面包覆快离子导体等措施提升材料的快充性能，所得材料虽然离子导电率得到提升，但是对材料的首次效率提升幅度不大，且由于包覆层材料层间距偏低及其离子导电率偏低，在充放电过程中膨胀偏大，造成其对材料的快充性能提升幅度有限。
2、因此，如何对材料的包覆层材料及其结构进行优化，以提升材料的电子和离子传输速率，改善材料的倍率性能，对电池的发展至关重要。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种复合负极材料，电子和离子传输速率高，循环性能和倍率性能好，安全性能高。
2、本专利技术的另一个目的在于提供一种复合负极材料的制备方法，该方法简单易行，对环境友好。
3、本专利技术的另一个目的在于提供一种负极片。
4、本专利技术的另一个目的在于提供一种电池。
5、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
6、一种复合负极材料，包括内核基体以及设置于所述内核基体至少部分表面的复合层；所述内核基体包括石墨；所述复合层包括多孔氧化钛、导电碳材料和苯基磺酸锂化合物的复合体。
7、一些实施方式中，所述复合负极材料中，所述复合层的质量分数为2％～8％。
8、一些实施方式中，所述导电碳材料包括碳纳米管、石墨烯和导电炭黑中的一种或多种。
9、一些实施方式中，苯基磺酸锂包括3-氨基苯磺酸锂、间氨基苯磺酸锂、异丙基苯磺酸锂、异丙苯磺酸锂和对甲苯磺酸锂中给的一种或者多种。
10、一些实施方式中，所述复合负极材料的比表面积为3～4.5m2/g。
11、一些实施方式中，所述复合负极材料的层间距为0.3730～0.3810nm。
12、一些实施方式中，所述复合负极材料的离子电导率为1×10-9～9×10-9s/cm。
13、如上所述的复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：
14、将钛源、分散剂、导电剂溶液、石墨、碱液和第一溶剂的第一混合体系进行水热反应处理，收集反应后的固形物并进行烧结处理，得到第一物料；将所述第一物料、苯基磺酸锂和有机溶剂进行混合、干燥，得到复合负极材料。
15、一些实施方式中，所述钛源包括氯化钛。
16、一些实施方式中，所述分散剂包括十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇和聚乙酰吡咯烷酮中的至少一种。
17、一些实施方式中，所述导电剂溶液包括碳纳米管导电液、石墨烯导电液和炭黑导电液中至少一种；所述导电剂溶液的浓度为1％～5％。
18、一些实施方式中，所述碱液包括n,n-二甲基乙醇胺、二乙基氨基乙醇、二甲基氨基丙基胺、二甲胺和二乙胺中的至少一种。
19、一些实施方式中，所述钛源、所述分散剂、所述导电剂溶液、所述石墨、所述碱液质量比为(50～100):(10～50):(10～50):1000:(100～300)。
20、一些实施方式中，所述钛源和所述第一溶剂的质量比为(50～100):(600～1500)。
21、一些实施方式中，所述混合体系的制备方法，具体包括：将所述钛源和所述分散剂分散于所述第一溶剂中，所述钛源和所述分散剂的总质量含量为8％～12％，再加入所述导电剂溶液、所述石墨和所述碱液。
22、一些实施方式中，所述水热反应处理的温度为100～200℃，所述水热反应处理的时间为1～6h。
23、一些实施方式中，所述烧结处理的温度为500～800℃，所述烧结处理的时间为1～6h。
24、一些实施方式中，所述水热反应处理和所述烧结处理之间还包括干燥处理；所述干燥处理的温度为60～90℃，所述干燥处理的时间为15～25h。
25、一些实施方式中，所述苯基磺酸锂包括3-氨基苯磺酸锂、间氨基苯磺酸锂、异丙基苯磺酸锂、异丙苯磺酸锂和对甲苯磺酸锂中的至少一种。
26、一些实施方式中，所述有机溶剂包括乙醇、乙醚、四氯化碳和四氢呋喃中的至少一种。
27、一些实施方式中，所述苯基磺酸锂和所述第一物料的质量比为(5～10):1000。
28、一些实施方式中，所述苯基磺酸锂和所述有机溶剂的质量比为(5～10):100。
29、一些实施方式中，所述干燥包括喷雾干燥，所述喷雾干燥的进口温度为200～240℃，所述喷雾干燥的出口温度为100～130℃，所述喷雾干燥的流量为0.1～0.5kg/h，所述喷雾干燥的时间为1～5h。
30、一种负极片，包括所述的复合负极材料，或者所述的复合负极材料的制备方法制备得到的复合负极材料。
31、一种电池，包括所述的负极片。
32、一种用电设备，包括所述的电池。
33、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
34、(1)本专利技术的复合负极材料，在石墨表面包覆多孔氧化钛、碳纳米管和苯基磺酸锂化合物的复合体，利用氧化钛自身层间距大，电压平台高及其膨胀低的特性，提升材料的快充性能及其循环性能；利用苯基磺酸锂自身溶剂化能力强的特性，可提升充放电过程中锂离子的扩散速率，改善倍率性能；同时，苯基磺酸锂包覆在表面降低缺陷，减少不可逆容量损失，提升首次效率；通过复合层的包覆，可提高复合负极材料的循环性能、倍率性能，快充性能好，安全性能高。
35、(2)本专利技术的复合负极材料的制备方法简单易行，将钛源、分散剂、导电剂溶液、石墨和碱液混合后进行水热反应处理，溶液中的钛源和oh-反应，生成ti(oh)3，经过后续的烧结生成多孔氧化钛，多孔氧化钛与导电剂是通过水热反应共同反应实现的，导电剂可以均匀掺杂在多孔氧化钛中；进一步将第一物料、苯基磺酸锂和有机溶剂进行混合、干燥，苯基磺酸锂和多孔氧化钛及导电碳材料形成复合体，苯基磺酸锂中含有磺酸根，具有溶剂化能力强的特性，有利于提升锂离子嵌脱速率，改善倍率。通过各个步骤的配合，使得到的复合负极材料具有适宜的比表面积、层间距，导电性能好，循环稳定性好，快充性能好。
36、(3)本专利技术的电池具有优异的循环性能、倍率性能，快充性能好，安全性能高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种复合负极材料，其特征在于，包括内核基体以及设置于所述内核基体至少部分表面的复合层；
2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：
4.如权利要求1～3中任一项所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(6)中的至少一种：
6.根据权利要求4或5所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一种：
7.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一种：
8.一种负极片，其特征在于，包括权利要求1～3中任一项所述的复合负极材料，或者权利要求4～7中任一项所述的复合负极材料的制备方法制备得到的复合负极材料。
9.一种电池，其特征在于，包括权利要求8所述的负极片。
10
...【技术特征摘要】
1.一种复合负极材料，其特征在于，包括内核基体以及设置于所述内核基体至少部分表面的复合层；
2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(3)中的至少一种：
4.如权利要求1～3中任一项所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(6)中的至少一种：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓锋，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。