一种锂离子二次电池负极及其制备方法、锂离子二次电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113161518A(43)申请公布日2021.07.23(21)申请号202010014686.5H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2020.01.07B82Y30/00(2011.01)(71)申请人广州汽车集团股份有限公司地址510030广东省广州市越秀区东风中路448-458号成悦大厦23楼(72)发明人洪晔胡倩倩董海勇吴春宇长世勇(74)专利代理机构深圳众鼎专利商标代理事务所(普通合伙)44325代理人谭果林(51)Int.Cl.H01M4/1397(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种锂离子二次电池负极及其制备方法、锂离子二次电池(57)摘要本发明提供了一种锂离子二次电池负极，及其制备方法和锂离子二次电池负极。该锂离子二次电池负极由三部分组成：铜集流体、负载于铜集流体之上的八硫化九钴纳米颗粒以及包裹在八硫化九钴颗粒表面的氮掺杂碳薄层。该负极的制备过程实现了复合材料合成和电极制备的有机结合，通过二硫化钴模板和聚丙烯腈在铜箔上的同步热处理得到八硫化九钴/碳复合物，制备方法简便易行，具备大规模工业化应用前景。该负极利用纳米级八硫化九钴纳米颗粒和碳包覆层的协同作用，有效提高了复合电极的导电性，并能缓解八硫化九钴在循环中的体积膨胀，应用于锂离子二次电池可实现高比容量及优异的循环性能。CN113161518ACN113161518A权利要求书1/1页1.一种锂离子二次电池负极，包括集流体和负载在所述集流体上的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括八硫化九钴纳米颗粒，所述八硫化九钴纳米颗粒的表面包覆氮掺杂碳层。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池负极，其特征在于，所述八硫化九钴纳米颗粒的粒径尺寸为50～500nm，所述氮掺杂碳层的厚度为1～40nm。3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池负极，其特征在于，所述八硫化九钴纳米颗粒的粒径尺寸为100～300nm，所述氮掺杂碳层的厚度为3～15nm。4.一种锂离子二次电池负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将二硫化钴粉末和聚丙烯腈粉末加入到有机溶剂中，搅拌混合，获得浆料；(2)将所述浆料涂覆在集流体上并烘干，获得集流体上涂覆有二硫化钴和聚丙烯腈的负极；(3)在惰性气氛下，将所述负极进行热处理，所述热处理使得二硫化钴反应生成八硫化九钴纳米颗粒，同时使得所述聚丙烯腈热解成为包覆所述八硫化九钴纳米颗粒的氮掺杂碳层。5.根据权利要求4所述的锂离子二次电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述二硫化钴与所述聚丙烯腈的质量比为95：5～60：40。6.根据权利要求4所述的锂离子二次电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述有机溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。7.根据权利要求4所述的锂离子二次电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述烘干温度60-100℃。8.根据权利要求4所述的锂离子二次电池负极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述热处理为以2～10℃/分钟的速率升温至特定温度，然后恒温，所述特定温度为350～650℃，所述恒温时间为5～60min。9.根据权利要求8所述的锂离子二次电池负极的制备方法，其特征在于，所述特定温度为400-500℃。10.一种锂离子二次电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述负极包括权利要求1-3中任一项所述的锂离子二次电池负极，或通过权利要求4-9任一项锂离子二次电池负极的制备方法所制备的锂离子二次电池负极。2CN113161518A说明书1/5页一种锂离子二次电池负极及其制备方法、锂离子二次电池技术领域[0001]本发明应用于锂离子二次电池领域，特别涉及一种电池负极及其制备方法、锂离子二次电池。背景技术[0002]锂离子二次电池负极是电池的重要组成部分，它的结构与性能直接影响电池的容量和循环性能。目前商业化锂离子二次电池大多采用石墨类材料作为负极，理论比容量仅为372mAh/g，难以满足锂离子二次电池的开发需求。钴硫化物(CoS、CoS2、Co3S4、Co9S8等)具有高比容量、高导电性和良好的热稳定性等优势，被认为是具有潜力的锂离子二次电池负极材料。但是，钴硫化物在循环过程中伴随巨大的体积膨胀，容易导致电极粉化脱落，其电池克容量较低且循环稳定性较差。对钴硫化物材料进行复合结构设计被认为是改善其电化学性能的主要途径之一。[0003]发明专利CN109360973A“一种硫化钴/三维氮掺杂大孔石墨烯的制备方法及锂离子二次电池负极材料”公开了一种CoS/三维石墨烯复合材料，CoS均匀负载在三维大