本發(fā)明涉及鋰離子電池制備技術領域，具體是一種高安全性能的鋰離子電池負極材料及其制備方法。
背景技術：
隨著各種便攜式電子設備及電動汽車的廣泛應用和快速發(fā)展，人們對各類電產(chǎn)品電源的需求和性能要求也越來越高，鋰離子二次電池以其高功率特性等優(yōu)越的綜合性能在近十年來成功并廣泛應用于移動電子終端設備領域。
目前鋰離子電池的負極材料采用石墨，而為了提高電池容量，或是改善電池的低溫性能，都在對石墨負極材料的改性研究做著各種研究或嘗試，如采用包覆石墨法、石墨擴層等，雖然這些工藝能有某些方面提高負極材料性能，但總的來說，由于其工藝流程復雜、難控制、需使用包括催化劑在內的各類物質，成本很高，無法適應生產(chǎn)，從而不能完全轉化為實際生產(chǎn)。
電池的安全穩(wěn)定性主要是由于鋰離子電池的熱失控造成電池短路引起電池著火、爆炸造成的。目前提高電池的安全性主要是通過以下幾個方面：優(yōu)化電解液配方，采用陶瓷隔膜、提供安全性的鋰離子正負極材料；但這些方法對提高電池的安全性能有限。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫、絕緣性能好的高安全性能的鋰離子電池負極材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
一種高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：瀝青2-10份、硅粉5-30份、石墨60-80份、偏鋁酸鋰10-20份、瀝青2-10份、LA132粘結劑1-2份、CMC粘結劑0.5-1份、導電劑0.1-0.2份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：硅粉10-25份、石墨65-75份、偏鋁酸鋰12-18份、瀝青4-8份、LA132粘結劑1.2-1.8份、CMC粘結劑0.6-0.8份、導電劑0.12-0.18份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：硅粉20份、石墨70份、偏鋁酸鋰15份、瀝青6份、LA132 粘結劑1.5份、CMC粘結劑0.7份、導電劑0.15份。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述硅粉的粒度為50-500nm。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述石墨的粒度為7-22um。
所述高安全性能的鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量份稱取各原料；
(2)將硅粉和石墨進行機械球磨2-8h后混合，機械球磨混合的轉速為1000-4000rpm，并在真空條件下進行干燥10-15h，烘干溫度為50-180℃；
(3)將瀝青溶解于溶劑中，溶解溫度為40-190℃，攪拌頻率為10-40Hz，攪拌時間為4-8h；
(4)將步驟(2)得到的硅粉與石墨的混合物冷卻后加入到步驟(3)的溶液中進行包覆，包覆溫度為40-190℃，攪拌頻率為10-40Hz，包覆時間為4-8h；
(5)抽濾除去溶劑并真空干燥5-18h，然后在惰性氣體的保護下，以1-5℃/min的升溫速度升溫到420-650℃，恒溫3-8h，然后以2.5-4℃/min的升溫速度升溫到950-1150℃，恒溫5-8h，最后自然冷卻至常溫得到負極極片；
(6)將偏鋁酸鋰、LA132粘結劑、CMC粘結劑和導電劑進行混合，與二次蒸餾水配置成濃度為1-30％的偏鋁酸鋰漿料；
(7)將上述漿料采用超聲噴涂法在步驟(5)得到的負極極片表面涂覆，其涂覆厚度為1-10μm；
(8)將上述表面涂覆后的負極極片在溫度為50-70℃條件下，烘烤0.5-2h，干燥得到成品。
作為本發(fā)明進一步的方案：所述溶劑是甲苯、喹啉、四氯化碳、石油醚、溶劑汽油、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮和乙酸乙酯中的一種或兩種以上。
作為本發(fā)明再進一步的方案：所述惰性氣體是氮氣、氬氣、氦氣、氖氣和氙氣中的一種或兩種以上。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明采用的納米硅具有比表面積大、離子擴散路徑短、蠕動性強以及塑性高等特點，能夠一定程度上抑制合金類材料的體積效應，并且提高其電化學性能采用對進行機械球磨混合這種對石墨表面的改進工藝，不僅可以大幅提高材料的首次庫倫效率，延長電極的循環(huán)壽命，還能夠縮短鋰離子在石墨層中的擴散路徑， 改善電極材料的高倍率性能；提高了鋰離子電池的傳導速率，降低了鋰離子電池析鋰產(chǎn)生的枝晶刺破隔膜的機率，降低電池短路機率，提高電池的安全性能。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：瀝青2份、粒度為50nm的硅粉5份、粒度為7um的石墨60份、偏鋁酸鋰10份、瀝青2份、LA132粘結劑1份、CMC粘結劑0.5份、導電劑0.1份。
所述高安全性能的鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量份稱取各原料；
(2)將硅粉和石墨進行機械球磨2h后混合，機械球磨混合的轉速為1000rpm，并在真空條件下進行干燥10h，烘干溫度為50℃；
(3)將瀝青溶解于甲苯中，溶解溫度為40℃，攪拌頻率為10Hz，攪拌時間為4h；
(4)將步驟(2)得到的硅粉與石墨的混合物冷卻后加入到步驟(3)的溶液中進行包覆，包覆溫度為40℃，攪拌頻率為10Hz，包覆時間為4h；
(5)抽濾除去甲苯并真空干燥5h，然后在氮氣的保護下，以1℃/min的升溫速度升溫到420℃，恒溫3h，然后以2.5℃/min的升溫速度升溫到950℃，恒溫5h，最后自然冷卻至常溫得到負極極片；
(6)將偏鋁酸鋰、LA132粘結劑、CMC粘結劑和導電劑進行混合，與二次蒸餾水配置成濃度為2％的偏鋁酸鋰漿料；
(7)將上述漿料采用超聲噴涂法在步驟(5)得到的負極極片表面涂覆，其涂覆厚度為1μm；
(8)將上述表面涂覆后的負極極片在溫度為50℃條件下，烘烤0.5h，干燥得到成品。
實施例2
一種高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：粒度為10nm的硅粉10份、粒度為10um的石墨65份、偏鋁酸鋰12份、瀝青4份、LA132粘結劑1.2份、CMC粘結劑0.6份、導電劑0.12份。
所述高安全性能的鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量份稱取各原料；
(2)將硅粉和石墨進行機械球磨3h后混合，機械球磨混合的轉速為1500rpm，并在真空條件下進行干燥11h，烘干溫度為80℃；
(3)將瀝青溶解于喹啉中，溶解溫度為100℃，攪拌頻率為18Hz，攪拌時間為5h；
(4)將步驟(2)得到的硅粉與石墨的混合物冷卻后加入到步驟(3)的溶液中進行包覆，包覆溫度為100℃，攪拌頻率為18Hz，包覆時間為5h；
(5)抽濾除去喹啉并真空干燥8h，然后在氬氣的保護下，以2℃/min的升溫速度升溫到450℃，恒溫4h，然后以3℃/min的升溫速度升溫到1000℃，恒溫5.5h，最后自然冷卻至常溫得到負極極片；
(6)將偏鋁酸鋰、LA132粘結劑、CMC粘結劑和導電劑進行混合，與二次蒸餾水配置成濃度為10％的偏鋁酸鋰漿料；
(7)將上述漿料采用超聲噴涂法在步驟(5)得到的負極極片表面涂覆，其涂覆厚度為3μm；
(8)將上述表面涂覆后的負極極片在溫度為55℃條件下，烘烤0.8h，干燥得到成品。
實施例3
一種高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：粒度為280nm的硅粉20份、粒度為15m的石墨70份、偏鋁酸鋰15份、瀝青6份、LA132粘結劑1.5份、CMC粘結劑0.7份、導電劑0.15份。
所述高安全性能的鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量份稱取各原料；
(2)將硅粉和石墨進行機械球磨5h后混合，機械球磨混合的轉速為2000rpm，并在真空條件下進行干燥13h，烘干溫度為120℃；
(3)將瀝青溶解于四氯化碳中，溶解溫度為100℃，攪拌頻率為25Hz，攪拌時間為6h；
(4)將步驟(2)得到的硅粉與石墨的混合物冷卻后加入到步驟(3)的溶液中進行包覆，包覆溫度為100℃，攪拌頻率為25Hz，包覆時間為6h；
(5)抽濾除去四氯化碳并真空干燥12h，然后在氦氣的保護下，以3℃/min的升溫速度升溫到550℃，恒溫6h，然后以3.2℃/min的升溫速度升溫到1050℃，恒溫7h，最后自然冷卻至常溫得到負極極片；
(6)將偏鋁酸鋰、LA132粘結劑、CMC粘結劑和導電劑進行混合，與二次蒸餾水配置成濃度為15％的偏鋁酸鋰漿料；
(7)將上述漿料采用超聲噴涂法在步驟(5)得到的負極極片表面涂覆，其涂覆厚度為5μm；
(8)將上述表面涂覆后的負極極片在溫度為60℃條件下，烘烤1.5h，干燥得到成品。
實施例4
一種高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：粒度為450nm的硅粉25份、粒度為20um的石墨75份、偏鋁酸鋰18份、瀝青8份、LA132粘結劑1.8份、CMC粘結劑0.8份、導電劑0.18份。
所述高安全性能的鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量份稱取各原料；
(2)將硅粉和石墨進行機械球磨7h后混合，機械球磨混合的轉速為3500rpm，并在真空條件下進行干燥14h，烘干溫度為150℃；
(3)將瀝青溶解于石油醚中，溶解溫度為150℃，攪拌頻率為30Hz，攪拌時間為7h；
(4)將步驟(2)得到的硅粉與石墨的混合物冷卻后加入到步驟(3)的溶液中進行包覆，包覆溫度為150℃，攪拌頻率為30Hz，包覆時間為7h；
(5)抽濾除去石油醚并真空干燥15h，然后在氖氣的保護下，以4.5℃/min的升溫速度升溫到600℃，恒溫7h，然后以4.5℃/min的升溫速度升溫到1100℃，恒溫7h，最后自然冷卻至常溫得到負極極片；
(6)將偏鋁酸鋰、LA132粘結劑、CMC粘結劑和導電劑進行混合，與二次蒸餾水配置成濃度為25％的偏鋁酸鋰漿料；
(7)將上述漿料采用超聲噴涂法在步驟(5)得到的負極極片表面涂覆，其涂覆厚度為8μm；
(8)將上述表面涂覆后的負極極片在溫度為65℃條件下，烘烤1.8h，干燥 得到成品。
實施例5
一種高安全性能的鋰離子電池負極材料，按照重量份的原料包括：粒度為500nm的瀝青10份、粒度為22um的硅粉30份、石墨80份、偏鋁酸鋰20份、瀝青10份、LA132粘結劑2份、CMC粘結劑1份、導電劑0.2份。
所述高安全性能的鋰離子電池負極材料的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量份稱取各原料；
(2)將硅粉和石墨進行機械球磨8h后混合，機械球磨混合的轉速為4000rpm，并在真空條件下進行干燥15h，烘干溫度為180℃；
(3)將瀝青溶解于甲醇中，溶解溫度為190℃，攪拌頻率為40Hz，攪拌時間為8h；
(4)將步驟(2)得到的硅粉與石墨的混合物冷卻后加入到步驟(3)的溶液中進行包覆，包覆溫度為190℃，攪拌頻率為40Hz，包覆時間為8h；
(5)抽濾除去甲醇并真空干燥18h，然后在氙氣的保護下，以5℃/min的升溫速度升溫到650℃，恒溫8h，然后以4℃/min的升溫速度升溫到1150℃，恒溫8h，最后自然冷卻至常溫得到負極極片；
(6)將偏鋁酸鋰、LA132粘結劑、CMC粘結劑和導電劑進行混合，與二次蒸餾水配置成濃度為30％的偏鋁酸鋰漿料；
(7)將上述漿料采用超聲噴涂法在步驟(5)得到的負極極片表面涂覆，其涂覆厚度為10μm；
(8)將上述表面涂覆后的負極極片在溫度為70℃條件下，烘烤2h，干燥得到成品。
本發(fā)明采用的納米硅具有比表面積大、離子擴散路徑短、蠕動性強以及塑性高等特點，能夠一定程度上抑制合金類材料的體積效應，并且提高其電化學性能采用對進行機械球磨混合這種對石墨表面的改進工藝，不僅可以大幅提高材料的首次庫倫效率，延長電極的循環(huán)壽命，還能夠縮短鋰離子在石墨層中的擴散路徑，改善電極材料的高倍率性能；提高了鋰離子電池的傳導速率，降低了鋰離子電池析鋰產(chǎn)生的枝晶刺破隔膜的機率，降低電池短路機率，提高電池的安全性能。
上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施 方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。