本發(fā)明提供一種鋰離子電池用硫化銻基負(fù)極材料及其制備方法，涉及鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域。該方法是采用機(jī)械球磨法將三氧化二銻、膨脹石墨和硫粉三者進(jìn)行高速長(zhǎng)時(shí)間機(jī)械混合形成復(fù)合材料，并在氬氣中退火硫化后得到硫摻雜石墨封裝硫化銻結(jié)構(gòu)的硫化銻基復(fù)合材料。本發(fā)明中與硫摻雜的石墨材料及由膨脹石墨剝離出的石墨烯復(fù)合可以增加硫化銻的電子導(dǎo)電性，同時(shí)因球磨時(shí)硫粉的存在形成的封裝結(jié)構(gòu)有利于緩解因體積膨脹導(dǎo)致的硫化銻的團(tuán)聚；它們共同作用極大提高初始庫(kù)倫效率、轉(zhuǎn)換反應(yīng)的可逆性、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。本發(fā)明的機(jī)械球磨法操作簡(jiǎn)單易行，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池用硫化銻基負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于其能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)已廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)交通工具及儲(chǔ)能等眾多領(lǐng)域，成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵贰Ｈ欢?dāng)前廣泛應(yīng)用的商業(yè)化石墨負(fù)極的理論比容量?jī)H372mAh g^-1，嚴(yán)重制約了高容量和高功率鋰離子電池的發(fā)展，因此，開(kāi)發(fā)高比容量負(fù)極材料迫在眉睫。目前廣泛研究的有硅基、錫基、銻基和過(guò)渡金屬氧化物等高比容量負(fù)極材料，但他們也均存在原料價(jià)格昂貴、材料脫嵌鋰過(guò)程中體積膨脹巨大、首次庫(kù)倫效率低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重限制了他們的發(fā)展。

硫化銻負(fù)極材料具有原料豐富、價(jià)格低廉和高達(dá)947mAh g^-1的高理論比容量等眾多優(yōu)勢(shì)，十分有希望成為替代石墨的下一代高性?xún)r(jià)比負(fù)極材料。但它也存在著導(dǎo)電性差、體積膨脹大以及轉(zhuǎn)化反應(yīng)可逆性差而引起的低首次庫(kù)倫效率、循環(huán)穩(wěn)定性差和低容量輸出等問(wèn)題，而當(dāng)前對(duì)銻基材料研究相對(duì)較少，專(zhuān)利CN107331842A公開(kāi)了一種利用高能球磨法制備的Sb₂S₃-C復(fù)合材料，該材料用在鋰離子電池負(fù)極時(shí)具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，但其具有相對(duì)較差的倍率性能，在2A/g的電流密度下僅可輸出400mAh/g的比容量。專(zhuān)利CN110364706A公開(kāi)了一種利用高能球磨法制備的由Sb/Sb₂O₃顆粒分布在石墨類(lèi)碳材料上的片層狀的二次顆粒復(fù)合材料，該材料用在鋰離子電池負(fù)極時(shí)具有高的輸出容量，但其初始庫(kù)倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性相對(duì)較差。因此，設(shè)計(jì)高電子導(dǎo)電性、高首次庫(kù)倫效率、高循環(huán)穩(wěn)定性的硫化銻基負(fù)極材料十分重要，同時(shí)簡(jiǎn)單易行和價(jià)格低廉的制備方法也將有利于硫化銻負(fù)極材料的大規(guī)模生產(chǎn)，這兩種優(yōu)勢(shì)的結(jié)合對(duì)硫化銻負(fù)極材料的廣泛應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的硫化銻基負(fù)極材料的低首次庫(kù)倫效率、循環(huán)穩(wěn)定性差和低容量輸出的問(wèn)題，而提供一種鋰離子電池用硫化銻基負(fù)極材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種鋰離子電池用硫化銻基負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將三氧化二銻、膨脹石墨和硫粉置于球磨罐中，得到預(yù)混材料；

步驟二：將步驟一得到的預(yù)混材料和球磨珠混合，得到三氧化二銻/膨脹石墨/硫粉三元混合材料；

步驟三：將步驟二得到的三元混合材料在惰性保護(hù)氣氛中進(jìn)行退火處理，得到鋰離子電池用硫化銻基負(fù)極材料。

優(yōu)選的是，所述的步驟一中三氧化二銻、膨脹石墨和硫粉的質(zhì)量比為(0.2-0.6)：(0.05-0.15)：(0.4-0.6)。

優(yōu)選的是，所述的三氧化二銻的平均尺寸為700nm。

優(yōu)選的是，所述的膨脹石墨由商業(yè)化可膨脹石墨在充滿(mǎn)惰性氣氛的管式爐中1000℃高溫下處理1min獲得，升溫速率為10℃/min，可膨脹石墨的直徑為75微米。

優(yōu)選的是，所述的步驟二中球磨珠為二氧化鋯材質(zhì)。

優(yōu)選的是，所述的步驟二中球磨珠與預(yù)混材料的球料比為(20:1)～(100:1)。