專利名稱：一種鋰離子電池負極復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料和化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鋰離子電池的負極復(fù)合材料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)日美歐的市場預(yù)測，2010年后車用電池將以鋰離子電池組為主，但是鋰離子 電池的高功率特性和安全性問題有待解決。針對鋰離子動力電池的發(fā)展要求，客觀上 要求負極材料具有高容量、快速率充放電、高熱穩(wěn)定性和低造價等特點。
目前實際應(yīng)用較多的負極材料有炭材料，如天然石墨、石墨化中間相炭微球 (MCMB)、瀝青焦等；也有非炭材料，如過渡金屬氧化物為Ti02， V203， LiTi204， Li4Ti5012;錫基或硅基氧化物，如SnO，或者Sn02，或者SiO，或者Si02。
為適應(yīng)鋰離子動力電池的發(fā)展要求，急需解決石墨類材料與電解液的相容性、可 逆容量、快速充放電能力以及循環(huán)壽命的難題，現(xiàn)有鋰離子電池負極材料及其制備方 法，如公開號為CN 1585172A的"鋰離子電池石墨負極材料及其制備方法"的專利發(fā) 明了在石墨顆粒的表面包覆一層瀝青，然后在800-1500'C進行炭化處理，經(jīng)粉碎、篩 分得到一種具有核殼結(jié)構(gòu)的石墨負極材料。此項發(fā)明專利在石墨的表面包覆了一層碳， 提高了首次循環(huán)效率和循環(huán)穩(wěn)定性，但是負極材料的快速充放電能力和放電容量沒有 得到顯著改善。公開號為CN1812168A的"一種鋰離子電池負極材料改性方法"的專 利在于利用化學(xué)反應(yīng)，在現(xiàn)有負極材料的表面上原位生長納米碳纖維/碳管，制成改 性復(fù)合材料。其方法是將負極材料與催化劑混合，在碳氫化合物與緩沖氣氛中、在反 應(yīng)爐內(nèi)、在溫度為600-1300'C經(jīng)1-900分鐘的反應(yīng)，得到一種在表面原位生長納米碳 纖維/碳管的改性復(fù)合負極材料。但是，該發(fā)明制備出的碳納米纖維或碳納米管在負極 材料表面的分布均勻性和濃密程度得不到有效控制，由于碳納米纖維/碳納米管的長徑 比大并且粗細不均勻，顯著降低了負極材料的首次循環(huán)效率和循環(huán)穩(wěn)定性；另外，該 該發(fā)明制備出的碳納米纖維或碳納米管的石墨化度低，導(dǎo)電性差，導(dǎo)致負極材料的高 功率特性和快速充放電能力差等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有鋰離子電池負極材料及其制備方法的不足之處，提供 一種鋰離子電池負極復(fù)合材料及其制備方法，該方法具有生產(chǎn)成本低、節(jié)能降耗，碳 納米管或碳納米纖維在負極材料的表面上具有優(yōu)良的分布均勻性和濃密程度，該發(fā)明 從根本上改變碳納米管或碳納米纖維與負極活性物質(zhì)的結(jié)合方式，解決了碳納米管或 碳納米纖維的分散性問題，顯著提高了負極材料的高功率特性和循環(huán)效率，特別適用 于電動車用鋰離子動力電池的發(fā)展要求。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是 一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百 分數(shù)如下
負極物質(zhì)為80~99 wt.°/。 碳納米管或碳納米纖維為l~20wt.%
其中負極材料為炭材料、過渡金屬氧化物、錫基或硅基氧化物的1種或2種，
平均粒徑為0.1-50微米。當負極材料為2種時，2種負極材料的質(zhì)量比為1 : 1~10，所 述炭材料為天然石墨，或者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所 述過渡金屬氧化物為LiTi204，或者1^4115012，或者Ti02，或者V203;所述錫基或硅 基氧化物為SnO,或者Sn02，或者SiO，或者Si02;
碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的制備方法是采用化學(xué)氣相沉積工藝在負極材料 的表面上原位生長出碳納米管或碳納米纖維，即先將催化劑均勻負載在負極材料的表 面上，然后在高溫條件下、在碳氫混和氣氛中進行化學(xué)氣相沉積而得到最終產(chǎn)品。具 體方法步驟如下
(1)制備負極材料與催化劑的混和溶液
先按照負極材料催化劑的質(zhì)量比為100:0.1 10的配比，將負極材料和催化劑混 合加入在溶劑中，攪拌均勻后制成濃度為0.01 10g/ml混和溶液；
其中負極材料為炭材料、過渡金屬氧化物、錫基或硅基氧化物的1種或2種， 平均粒徑為l-50微米。當負極材料為2種時，2種負極材料的質(zhì)量比為1 : 1~10,所 述負極材料為天然石墨，或者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳； 所述過渡金屬氧化物為LiTi204，或者Li4TisCh2，或者Ti02，或者V203;所述錫基或 硅基氧化物為SnO，或者Sn02，或者SiO，或者Si02;
其催化劑為含有Co3+、 Ni2+、 Fe3+、 Fe2+、 Mg2+、 A產(chǎn)中的一種或兩種的化合物，當催化劑為兩種化合物時，兩種化合物中金屬陽離子的摩爾比為1 : 1~10; 其溶劑為水或無水乙醇或丙酮；
(2) 除掉溶劑
第(1)步完成后，采用直接加熱法或者噴霧干燥法除掉混合溶液中的溶劑，當直 接采用直接加熱法時，將第(1)步制備出的混合液加熱至溫度為50 100'C直至蒸發(fā) 除掉溶劑為止；當采用噴霧干燥法時，將第(1)步制備出的混合液放置于噴霧干燥器 內(nèi)，在溫度為50 8(TC的條件下進行噴霧干燥，直至除掉溶劑為止，就可制備出表面 均勻負載催化劑的負極材料。
(3) 化學(xué)氣相沉積
在第(2)步完成后，將第(2)步制備出的表面均勻負載催化劑的負極材料放置 于高溫氣氛爐中，先通入惰性氣體，即高純氮氣、或氦氣、或氬氣，在惰性氣氛中、 在溫度400 900。C下恒溫加熱0.5 2小時后，再通入碳氫混合氣體，即乙烯、乙炔、二 甲苯、甲烷、乙垸、正己烷、 一氧化碳中的一種含碳氣體與氫氣的混合氣，含碳氣體: 氫氣的體積比為1 : 0.1~10，在溫度為400 卯0。C下、恒溫加熱0.5~2小時進行化學(xué)氣 相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，就可制備出碳納米管或碳納米纖維與負極材料復(fù) 合的鋰離子電池負極復(fù)合材料。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果-
(1) 本發(fā)明方法能將碳納米管或碳納米纖維直接樹立在負極材料的表面上，從結(jié) 構(gòu)上根本改變了碳納米管或碳納米纖維與負極材料的結(jié)合方式，使得作為導(dǎo)電劑的碳 納米管或碳納米纖維與作為電極活性物質(zhì)的負極材料結(jié)合成一個整體，構(gòu)造成具有海 膽式結(jié)構(gòu)的新型負極復(fù)合材料，從根本上解決了碳納米管或碳納米纖維的分散性問題；
(2) 本發(fā)明材料大大提高了負極材料的高功率特性、快速充放電性能力和循環(huán)效 率，特別適用于電動車用鋰離子動力電池的發(fā)展要求；
(3) 本發(fā)明方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，在生產(chǎn)過程中的最高反應(yīng)溫度為90(TC, (比現(xiàn)有工藝低40(TC)，節(jié)約能源，降低能耗；
(4) 本發(fā)明方法能夠有效提高碳納米管或碳納米纖維在負極材料表面的分布均勻 性和濃密程度，能夠有效提高碳納米纖維或碳納米管的結(jié)晶程度，便于推廣應(yīng)用。
采用本發(fā)明方法制備出的材料可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器等新能源器 件，也可以適用于導(dǎo)電導(dǎo)熱、催化劑載體、傳感器等材料中，應(yīng)用前景廣闊。
圖1為實施例1的碳納米纖維與球形天然石墨復(fù)合負極材料的掃描電鏡圖片。 圖2為實施例1的碳納米纖維與球形天然石墨復(fù)合負極材料與空白樣球形天然石 墨的30次循環(huán)容量曲線
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
，進一步說明本發(fā)明。 實施例l
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為 負極材料 90 wt.%
碳納米纖維 10 wt%
其中負極材料為球形天然石墨，平均粒徑為20微米。 一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下
(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液
按照負極材料球形天然石墨:催化劑硝酸鎳的質(zhì)量比為100 : 0.1的比例，球形天然 石墨的平均粒徑為20微米，將球形天然石墨和硝酸鎳混合加入在水溶劑中并混和攪拌 均勻，制成濃度為0.01 g/ml混和溶液；
(2) 除掉溶劑
第(1)步完成后，采用直接加熱法，將第(1)步制備出的混合溶液加熱至IO(TC， 蒸發(fā)直至除掉水溶劑為止；
(3) 化學(xué)氣相沉積
在第(2)步完成后，將第(2)步制備出的表面均勻負載催化劑硝酸鎳的球形天 然石墨放置于高溫氣氛爐中，先通入高純氮氣，在高純氮氣氣氛中、在溫度40(TC下 恒溫加熱0.5小時后，再將氣氛換成乙烷和氫氣的混合氣體，其中乙烷:氫氣的體積比 為1:0.1，在溫度為400'C下、恒溫加熱0.5小時進行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并 切斷氣源，就制備出碳納米纖維與球形天然石墨復(fù)合的鋰離子電池負極復(fù)合材料。 實施例2
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
炭負極材料 95 wt.%
多壁碳納米管 5 wt%
其中炭負極材料為石墨化中間相碳微球，平均粒徑為15微米。一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下
(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液
同實施例l，特征是負極材料石墨化中間相碳微球:催化劑二茂鐵的質(zhì)量比為100: 1，石墨化中間相碳微球的平均粒徑為15微米，將石墨化中間相碳微球和二茂鐵混合 在丙酮溶劑中，制出濃度為lg/ml混和溶液；
(2) 除掉溶劑
在第(l)步完成后，釆用噴霧干燥法，在噴霧干燥器內(nèi)在5(TC下進行噴霧干燥至除 掉溶劑丙酮為止；
(3) 化學(xué)氣相沉積
同實施例l，特征是先通入高純氬氣，在溫度為90(TC下恒溫加熱1小時后，再 將氣氛換成二甲苯和氫氣的混合氣體，其中二甲苯:氫氣的體積比為1 :0.5，在溫度為 900'C下、恒溫加熱2小時進行化學(xué)氣相沉積，制備出多壁碳納米管與石墨化中間相碳 微球復(fù)合的鋰離子電池負極復(fù)合材料。 實施例3
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
負極材料 85 wt.%
單壁碳納米管 15 wt%
其中，負極材料為LiTi204，平均粒徑為0.1微米。
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下
(1) 、制備負極材料與催化劑的混和溶液
同實施例1，特征是LiTi204 :催化劑二茂鐵的質(zhì)量比為100 : 10，匸11204的平 均粒徑為0.1微米，將LiTi204和二茂鐵混合在溶劑丙酮中，制成濃度為5 g/ml混和溶 液；
(2) 、除掉溶劑 同實施例2;
(3) 、化學(xué)氣相沉積
同實施例l，特征是先通入高純氦氣，在溫度為600'C下恒溫加熱2小時后，再 將氣氛換成正己烷和氫氣的混合氣體，其中正己烷:氫氣的體積比為1 :0.3，在溫度為 60(TC下恒溫加熱1.5小時進行化學(xué)氣相沉積，制備出單壁碳納米管與LiTi204復(fù)合的 鋰離子電池負極復(fù)合材料。
10實施例4
一種鋰離子電池新型正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
負極材料 80 wt.%
碳納米纖維 20 wt%
其中，負極材料為Si02，平均粒徑為50微米。
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下
(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液
同實施例1，特征是Si02 :硝酸鈷和硝酸鎳的混合物的質(zhì)量比為100 : 3，其中 硝酸鈷中的Co3+ :硝酸鎳中N產(chǎn)的摩爾比為1 : 10， Si02的平均粒徑為50微米，將Si02 及硝酸鈷和硝酸鎳混合在無水乙醇溶劑中，制成濃度為3 g/ml混和溶液；
(2) 除掉溶劑
同實施例2，特征是在噴霧干燥器內(nèi)在70。C下進行噴霧干燥至除掉無水乙醇溶 劑為止；
(3) 化學(xué)氣相沉積
同實施例l，特征是先通入高純氦氣，在溫度為65(TC下恒溫加熱1小時后，再 將氣氛換成乙炔和氫氣的混合氣體(其中乙炔:氫氣的體積比為1 : 5)，在溫度為650 'C下恒溫加熱1.5小時進行化學(xué)氣相沉積，制備出碳納米纖維與Si02復(fù)合的鋰離子電 池負極復(fù)合材料。 實施例5
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
負極材料 92 wt.%
碳納米纖維 8 wt%
其中負極材料為球形天然石墨和石墨化中間相碳微球的混合物，兩者質(zhì)量比為
1:1，平均粒徑為15微米。
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下
(1)制備負極材料與催化劑的混和溶液
同實施例1，特征是負極材料:催化劑硝酸鐵硝酸鎳的混合物的質(zhì)量比為100 : 3， 其中負極材料為球形天然石墨和石墨化中間相碳微球的混合物，兩者質(zhì)量比為l:l， 其平均粒徑為15微米，硝酸鐵中的F^+與硝酸鎳中的N產(chǎn)的摩爾比為1:1，將球形天 然石墨和石墨化中間相碳微球以及硝酸鐵和硝酸鎳混合加入在無水乙醇溶劑中，制成濃度為5 g/ml混和溶液；
(2) 除掉溶劑
同實施例2，特征是在噴霧干燥器內(nèi)在80'C下進行噴霧干燥至除掉無水乙醇為
止；
(3) 化學(xué)氣相沉積
同實施例l，特征是先通入高純氮氣，在溫度為60(TC下恒溫加熱2小時后，再 將氣氛換成一氧化碳和氫氣的混合氣體(其中一氧化碳:氫氣的體積比為1 : 4)，在溫 度為600'C下恒溫加熱0.5小時進行化學(xué)氣相沉積，制備出碳納米纖維與石墨復(fù)合的鋰 離子電池負極復(fù)合材料。 實施例6
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
負極材料 90 wt.%
碳納米纖維 10 wt%
其中負極材料為LiTi20jn Li4TisOu的混合物，兩者質(zhì)量比為1:10，平均粒徑 為1微米。
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下-
(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液
同實施例1，特征是負極材料LiTi204和Li4TisOt2的混合物硝酸鎳的混合物 的質(zhì)量比為100 : 3，其中LiTb04和Li4Ti5012的混合物，兩者質(zhì)量比為1:10，其平均 粒徑為1微米，將LiTi204和1^4115012的混合物以及硝酸鎳混合在無水乙醇溶劑中， 制成濃度為10 g/ml混和溶液；
(2) 除掉溶劑
同實施例2，特征是直接加熱至7(TC下進行蒸發(fā)干燥，直至除掉無水乙醇溶劑 為止；
(3) 化學(xué)氣相沉積
同實施例l，特征是先通入高純氬氣氣，在溫度為450'C下恒溫加熱1小時后， 再將氣氛換成乙烯和氫氣的混合氣體(其中乙烯:氫氣的體積比為1:3)，在溫度為450 'C下恒溫加熱1.5小時進行化學(xué)氣相沉積，制備出碳納米纖維與LiTi204和Li4Ti5012 復(fù)合的鋰離子電池負極復(fù)合材料。 實施例7一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分數(shù)為
負極材料 99 wt.%
單壁碳納米管 1 wt%
其中負極材料為球形天然石墨和石墨化中間相碳微球的混合物，兩者質(zhì)量比為
1:1，平均粒徑為15微米。
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下
(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液
同實施例l，特征是負極材料:催化劑二茂鐵的質(zhì)量比為100:3，其中負極材 料為球形天然石墨和石墨化中間相碳微球的混合物，兩者質(zhì)量比為1:1，其平均粒徑為 15微米，將球形天然石墨和石墨化中間相碳微球以及催化劑二茂鐵混合加入在丙酮溶 劑中，制成濃度為10 g/ml混和溶液；
(2) 除掉溶劑
同實施例l，特征是直接加熱至5(TC下進行蒸發(fā)干燥，直至除掉丙酮溶劑為止；
(3) 化學(xué)氣相沉積
同實施例l，特征是先通入高純氮氣，在溫度為60(TC下恒溫加熱2小時后，再 將氣氛換成正己烷和氫氣的混合氣體(其中正己烷:氫氣的體積比為1 : 10)，在溫度為 60(TC下恒溫加熱0.5小時進行化學(xué)氣相沉積，制備出單壁碳納米管與石墨復(fù)合的鋰離 子電池負極復(fù)合材料。 試驗結(jié)果
對實施例1制備出的碳納米纖維與球形天然石墨復(fù)合的負極材料進行電化學(xué)性能 的測試，測試條件為鋰片對電極，以lmol/LLiPF6溶于體積比為1:1的乙烯碳酸脂/二 乙基碳酸脂(ethyl carbonate/diethyl carbonate, EC/DEC )為電解液，隔膜為Celgard 2400， 室溫2(TC，截止電壓為0.0-2.0V，其測試結(jié)果如圖2所示。
從測試結(jié)果知采用本發(fā)明方法制備出的碳納米纖維與球形天然石墨復(fù)合的負極 材料，在充放電倍率為0.1C的條件下，首次放電容量達到384mAh/g; 30次循環(huán)后放 電容量保持在382mAh/g， 30次循環(huán)穩(wěn)定性為99.47%;在此條件下，空白樣的首次放 電容量僅為341 mAh/g， 30次循環(huán)后放電容量僅為313 mAh/g， 30次循環(huán)穩(wěn)定性為僅 91.79%。經(jīng)試驗證實，采用本發(fā)明方法制備出的鋰離子電池負極復(fù)合材料具有高容量、 快速充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性等顯著效果。
權(quán)利要求
1、一種鋰離子電池負極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分數(shù)為負極材料 80～99wt.％碳納米管或碳納米纖維 1～20wt.％其中所述負極材料為炭材料、過渡金屬氧化物、錫基或硅基氧化物的1種或2種，其平均粒徑為0.1-50微米，當負極材料為2種時，2種負極材料的質(zhì)量比為1∶1～10；所述炭負極材料為天然石墨，或者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所述過渡金屬氧化物為LiTi2O4，或者Li4Ti5O12，或者TiO2，或者V2O3；所述錫基或硅基氧化物為SnO，或者SnO2，或者SiO，或者SiO2；碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其 質(zhì)量百分數(shù)為炭負極材料 90 wt.%碳納米纖維 10 wt.o/0其中炭負極材料為球形天然石墨，平均粒徑為20微米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分數(shù)為炭負極材料 95 wt.%多壁碳納米管 5 wt%其中炭負極材料為人工石墨，即石墨化中間相碳微球，平均粒徑為15微米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分數(shù)為負極材料 85 wt.%碳納米纖維 15 wt%其中負極材料為過渡金屬氧化物LiTi204，平均粒徑為O.l微米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分數(shù)為負極材料 80 wt.%碳納米纖維 20 wt%其中負極材料為Si02，平均粒徑為50微米。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其 質(zhì)量百分數(shù)為-負極材料 99 wt.%單壁碳納米管 1 wt%其中負極材料為球形天然石墨和石墨化中間相碳微球的混合物，兩者質(zhì)量比為 1:1，平均粒徑為15微米。
7、 一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液先按照負極材料催化劑的質(zhì)量比為100:0.1 10的配比，將負極材料和催化劑混 合加入在溶劑中，攪拌均勻后制成濃度為0.01~10 g/ml混和溶液；其中負極材料為炭材料、過渡金屬氧化物、錫基或硅基氧化物的1種或2種， 其平均粒徑為0.1-50微米，當負極材料為2種時，2種負極材料的質(zhì)量比為1 : 1~10;所述負極材料為天然石墨，或者人工石墨，或者瀝青焦，或者碳纖維，或者無定形碳；所述過渡金屬氧化物為LiTi204，或者Li4TisCh2，或者Ti02，或者￥203，；；所述錫基 或硅基氧化物為SnO，或者Sn02，或者SiO，或者Si02;其催化劑為含有0)3+、 Ni2+、 Fe3+、 Fe2+、 Mg2+、八13+中的1種或2種的化合物， 當催化劑為2種化合物時，2種化合物中金屬陽離子的摩爾比為1 : 1 10;其溶劑為水或無水乙醇或丙酮；(2) 除掉溶劑第(1)步完成后，采用直接加熱法或者噴霧干燥法除掉混合溶液中的溶劑，當直 接采用直接加熱法時，將第(1)步制備出的混合液加熱至溫度為50 10(TC直至蒸發(fā) 除掉溶劑為止；當采用噴霧干燥法時，將第(1)步制備出的混合液在噴霧干燥器內(nèi)、 在溫度為50 8(TC的條件下進行噴霧干燥，直至除掉溶劑為止；(3) 化學(xué)氣相沉積在第(2)步完成后，將第(2)步制備出的表面均勻負載催化劑的負極材料放置于高溫氣氛爐中，先通入惰性氣體，即高純氮氣、或氦氣、或氬氣，在惰性氣氛中、 在溫度400 900。C下恒溫加熱0.5 2小時后，再通入碳氫混合氣體，即乙烯、乙炔、二 甲苯、甲烷、乙烷、正己烷、 一氧化碳中的一種含碳氣體與氫氣的混合氣，含碳氣體: 氫氣的體積比為1 : 0.1~10，在溫度為400 卯(TC下、恒溫加熱0.5-2小時進行化學(xué)氣 相沉積，然后停止加熱并切斷氣源。
8、 按照權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 具體的步驟如下-(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液同權(quán)利要求7，特征是負極材料球形天然石墨:催化劑硝酸鎳的質(zhì)量比為100 : 0.1 的比例，球形天然石墨的平均粒徑為20微米，將球形天然石墨和硝酸鎳混合在溶劑水 中，制成濃度為0.01 g/ml混和溶液；(2) 除掉溶劑同權(quán)利要求7，特征是采用直接加熱法，加熱至溫度10(TC，蒸發(fā)至除掉水溶劑 為止；(3) 化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求7，特征是先通入高純氮氣，在高純氮氣氣氛中、在溫度40(TC下恒 溫加熱0.5小時后，再將氣氛換成乙垸和氫氣的混合氣體，其中乙烷:氫氣的體積比為 1:0.1，在溫度為40(TC下、恒溫加熱0.5小時進行化學(xué)氣相沉積。
9、 按照權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于 具體的步驟如下(1) 制備負極材料與催化劑的混和溶液同權(quán)利要求7，特征是負極材料石墨化中間相碳微球:催化劑二茂鐵的質(zhì)量比為 100:1，石墨化中間相碳微球的平均粒徑為15微米，將石墨化中間相碳微球和二茂鐵 混合在溶劑丙酮溶劑中，制出濃度為1 g/ml混和溶液；(2) 除掉溶劑同權(quán)利要求7，特征是采用噴霧干燥法，在噴霧干燥器內(nèi)在5(TC下進行噴霧干 燥，至除掉丙酮溶劑為止；(3) 化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求7，特征是先通入高純氬氣，在溫度為90(TC下恒溫加熱1小時后， 再將氣氛換成二甲苯和氫氣的混合氣體，其中二甲苯:氫氣的體積比為1 :0.5，在溫度 為90(TC下、恒溫加熱2小時進行化學(xué)氣相沉積。
10、按照權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池負極復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于具體的步驟如下(1) 、制備負極材料與催化劑的混和溶液同權(quán)利要求7，特征是LiTi204與催化劑二茂鐵的質(zhì)量比為100 : 10， LiTi204的 平均粒徑為0.1微米，將Lm204和二茂鐵混合在溶劑無水乙醇中并混和攪拌均勻，制 成濃度為5 g/ml混和溶液；(2) 、除掉溶劑同權(quán)利要求7，特征是采用噴霧干燥法，在噴霧干燥器內(nèi)在溫度為80。C下進行 噴霧干燥至除掉溶劑無水乙醇為止；(3) 、化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求7，特征是先通入高純氦氣，在溫度為60(TC下恒溫加熱2小時后， 再將氣氛換成正己垸和氫氣的混合氣體，其中正己垸:氫氣的體積比為1 :0.3，在溫度 為60(TC下恒溫加熱1.5小時進行化學(xué)氣相沉積。
全文摘要
一種鋰離子電池負極復(fù)合材料及其制備方法，屬于納米材料和化學(xué)電源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明材料是負極材料與碳納米管或碳納米纖維的復(fù)合物；本發(fā)明方法是采用化學(xué)氣相沉積工藝在負極材料的表面上原位生長出碳納米管或碳納米纖維，本發(fā)明工藝簡單、節(jié)能降耗、生產(chǎn)成本低，制備出的負極復(fù)合材料是碳納米管或碳納米纖維直接樹立在負極材料的表面上，兩者構(gòu)造成海膽式結(jié)構(gòu)，并且碳納米管或碳納米纖維在負極材料表面上具有優(yōu)良的分布均勻性、濃密程度以及結(jié)晶度；性能上具有高導(dǎo)電率、高容量和快速充放電能力等特點。采用本發(fā)明方法制備出的材料可以廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器等新能源器件，也可適用于催化劑載體、吸附材料、導(dǎo)電導(dǎo)熱等材料。
文檔編號H01M4/38GK101540390SQ20091010370
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者李新祿, 坤 杜, 黃佳木 申請人:重慶大學(xué)