CN104779364A - 一种锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锂离子电池领域，公开了一种锂离子电池的负极及其制备方法和由所述负极制备得到的锂离子电池，该负极包括集电体及位于集电体上的负极材料，所述负极材料含有负极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。采用本发明提供的负极制备的锂离子电池在苛刻环境中使用时仍能够具有良好的电化学性能。

Description

一种锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子二次电池因具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电率低、无污染、生产成本低、可回收利用等特点，被广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机及各种便携式电动工具和电子仪表等，并已成为国际上公认的“绿色电池”。
锂离子二次电池作为各类电子设备的能源被广泛应用的同时，人们对它性能的要求也越来越高，人们出于对使用时间和使用寿命的考虑，都要求作为能源供应者的电池具有较高的初始容量、在反复的充放电过程中具有较好的容量保持率而表现出良好的循环性能的同时，还希望电池在苛刻环境中使用时仍能够显示出其优良的电化学性能。例如，为了满足某些特殊工作场合的需要，要求锂离子二次电池在高温(55℃)以及低温(零下40℃)环境下，不但能够进行正常的充、放电，而且需要较高的初始容量从而保证其相对较长的使用寿命。但是，现有技术的锂离子二次电池往往无法在高温和低温下兼顾良好的电化学性能。因此，研究开发出一种能够在苛刻环境中仍具有良好电化学性能的锂离子二次电池的需要就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的、在苛刻环境中仍具有良好电化学性能的锂离子电池的负极及其制备方法和采用该负极的锂离子电池。
本发明的发明人在研究中发现，在制备锂离子电池的负极时，使得负极活性物质中同时含有钒酸锂和钛酸锂，将该负极应用于锂离子电池中，能够使制备得到的锂离子电池兼顾良好的循环性能、耐高温性能和耐低温性能，在苛刻环境中仍具有良好的电化学性能。
因此，为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极，该负极包括集电体及位于集电体上的负极材料，所述负极材料含有负极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。
第二方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极的制备方法，所述方法包括：将含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体上，干燥，压延或不压延，其中，负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。
第三方面，本发明提供了上述方法制备得到的锂离子电池的负极。
第四方面，本发明提供了一种锂离子电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，其中，所述负极为本发明提供的负极。
本发明中，在制备锂离子电池负极时，使得负极活性物质中同时含有钒酸锂和钛酸锂，将该负极应用于锂离子电池中，能够使制备得到的锂离子电池兼顾良好的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。例如，以实施例1-10为例，锂离子电池A1-A10在55℃下的初始放电容量能够达到额定容量的90％以上，同时，其在-40℃下的初始放电容量能够达到额定容量的78％以上，由此充分说明，本发明提供的锂离子电池在苛刻环境中使用时仍能够具有良好的电化学性能。优选情况下，在负极活性物质中同时含有钒酸锂和钛酸锂的前提下，导电剂含有石墨烯和炭黑时，能够进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能；或者，向所述负极材料中进一步加入氧化钇和/或氧化铌，能够进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极，该负极包括集电体及位于集电体上的负极材料，所述负极材料含有负极活性物质、导电剂和粘合剂，其中，所述负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。
本发明的发明人在研究中发现，由于负极活性物质中同时含有钒酸锂和钛酸锂，使采用该负极材料制得的负极制备的电池能够兼顾优良的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。
尽管只要负极活性物质中同时含有钒酸锂和钛酸锂即可实现本发明的发明目的，但是，优选情况下，为了进一步提高本发明所述锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能，钒酸锂和钛酸锂的重量比为0.05-0.1:1，进一步优选为0.06-0.08:1。
本发明的发明人在研究中进一步发现，当导电剂中同时含有石墨烯和炭黑时，能够进一步改善使采用该负极材料制得的负极制备的电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。因此，优选情况下，导电剂含有石墨烯和炭黑。进一步优选地，石墨烯和炭黑的重量比为0.5-1:1，更进一步优选为0.6-0.8:1。
本发明的发明人在研究中进一步发现，负极材料含有添加剂氧化钇和/或氧化铌时，能够进一步改善使采用该负极材料制得的负极制备的电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。因此，优选情况下，负极材料还含有添加剂，所述添加剂为氧化钇和/或氧化铌。
本发明的锂离子电池的负极中，氧化钇和氧化铌可以同时含有亦可以只含有其中之一。本发明的发明人在研究中意外地发现，当在负极材料中同时含有氧化钇和氧化铌时，其性能的改善更为显著。优选地，以负极活性物质为基准，氧化钇和氧化铌的总含量为1-5重量％，进一步优选地，以负极活性物质为基准，氧化钇和氧化铌的总含量为1-3.5重量％。其中，氧化铌和氧化钇二者的重量比的可调节范围较宽，综合考虑成本和效果，氧化钇和氧化铌的重量比优选为0.5-1:1，进一步优选为0.6-0.8:1。
本发明的锂离子电池的负极中，负极材料中含有的负极活性物质的含量的可选择范围较宽，通常情况下，以负极材料的总量为基准，负极活性物质的含量可以为85-98.5重量％。负极材料中含有的导电剂的含量的可选择范围较宽，通常情况下，以负极活性物质的重量为基准，导电剂的含量为1-15重量％，优选为2-10重量％。负极材料中含有的粘合剂的种类和含量的可选择范围较宽，负极中的粘合剂可以为本领域技术人员所公知的粘合剂，例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种。一般来说，根据所用粘合剂种类的不同，以负极活性物质的重量为基准，粘合剂的含量为0.01-8重量％，优选为0.02-5重量％。形成负极的集电体可以为锂离子电池中常规使用的负极集电体，如冲压金属，金属箔，网状金属，泡沫状金属，优选为覆碳铝箔或电解铝箔，进一步优选为覆碳铝箔。
本领域技术人员应该理解的是，对于负极材料位于集电体上的方式没有特别的限定，可以为本领域常规的各种方式，例如可以为负极材料涂覆和/或填充于集电体上，对于涂覆和/或填充的方式为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
第二方面，本发明提供了一种锂离子电池的负极的制备方法，其中，所述方法包括：将含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体上，干燥，压延或不压延，其中，负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。优选情况下，导电剂含有石墨烯和炭黑，和/或所述浆料还含有氧化钇和/或氧化铌。
在制备锂离子电池负极的方法中，对于含有负极活性物质、导电剂和粘合剂(优选情况下还含有氧化钇和/或氧化铌)与溶剂的浆料的获得方式没有特别的限定，只要能够将含有前述组分的浆料混合均匀即可，例如，含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂的浆料可以通过先将负极活性物质和导电剂混合均匀后，再与粘合剂、溶剂或者粘合剂与溶剂形成的粘合剂溶液混合均匀而得到；也可以通过先将负极活性物质、粘合剂和溶剂混合均匀，然后再与导电剂混合均匀，得到浆料。所述的溶剂可以为去离子水或N甲基吡咯烷酮(NMP)。溶剂的用量能够使所述糊状物具有粘性和流动性，能够涂覆到集电体上即可。干燥、压延的方法和条件为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
在制备锂离子电池负极的方法中，钒酸锂和钛酸锂的重量比、石墨烯和炭黑的重量比、氧化钇和氧化铌的用量和比例可以参考本发明的上述内容，在这里不再赘述。此外，在锂离子电池负极的制备过程中，浆料中钒酸锂和钛酸锂的加入量优选保证得到的负极中钒酸锂和钛酸锂的含量在本发明的优选范围。此外，浆料中石墨烯和炭黑的加入量优选保证得到的负极中石墨烯和炭黑的含量在本发明的优选范围。浆料中氧化钇和/或氧化铌的加入量优选保证得到的负极中氧化钇和/或氧化铌的含量在本发明的优选范围内。
第三方面，本发明提供了上述方法制备得到的锂离子电池的负极。
第四方面，本发明还提供了一种锂离子电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，其中，所述负极为本发明所述的负极或者为由本发明提供的方法制备得到的负极。
本发明还提供了一种锂离子电池的制备方法，该方法包括制备该电池的正极和负极，并且将正极、负极和隔膜制备成极芯，将得到的极芯和电解液密封在电池壳中，所述负极的制备方法包括将含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体上，干燥，压延或不压延，其中，所述负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。优选情况下，导电剂含有石墨烯和炭黑，和/或所述浆料还含有氧化钇和/或氧化铌。
由于本发明的发明点在于对作为锂离子电池的负极材料的改进，即负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂，优选情况下，导电剂含有石墨烯和炭黑，和/或负极材料还含有氧化钇和/或氧化铌，因此，对锂离子电池正极材料及其制备以及锂离子电池正极的制备方法等没有特别限定，均可以采用本领域技术人员所公知的组成和制备方法。
本发明的锂离子电池中，正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料，所述正极材料通常含有正极活性物质和导电剂以及选择性含有的粘合剂。其中，对于正活性物质没有特别的限制，可以为本领域常规使用的可以用于锂离子电池的正极活性物质，例如，正极活性物质可以为以下物质中的一种或多种：LixNi1-yCoO2，其中，0.9≤x≤1.1，0≤y≤1.0、Li1+aMbMn2 －bO4，其中，-0.1≤a≤0.2，0≤b≤1.0，M为锂、硼、镁、铝、钛、铬、铁、钴、镍、铜、锌、镓、钇、氟、碘、硫元素中的一种、LimMn2-nAnO2，其中，A为过渡金属，优选为钇，0.9≤m≤1.1，0≤n≤1.0、镍锰酸锂、LiNicCodMn1-c-dO2，其中，0.1≤c≤0.5，0.1≤d≤0.5、LiFePO4。优选地，正极活性物质选自LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiFeO4中的一种或多种。
本发明的锂离子电池中，以正极材料的总量为基准，正极活性物质的含量可以为85-98.5重量％。所述正极材料中的导电剂可以为锂离子电池正极材料常规使用的各种导电剂，如ketjen碳黑、乙炔黑、炉黑、碳纤维VGCF、导电碳黑以及各种金属粒子如铜粒子、锂粒子中的一种或多种。以正极材料的总量为基准，导电剂的含量可以为0.5-10重量％，优选为1-5重量％。所述正极材料中的粘合剂的种类和含量的可选择范围较宽，所述正极粘合剂可以为本领域技术人员所公知可用于锂离子电池的正极的粘合剂。例如，含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)以及纤维素基聚合物中的一种或多种；所述纤维素基聚合物可以选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟丙基乙基纤维素中的一种或几种。所述含氟树脂、聚烯烃化合物和纤维素基聚合物的数均分子量一般为30-80万。所述粘合剂的含量可以是本领域常规的粘合剂含量。例如，以正极材料的总量为基准，粘合剂的总含量可以为0.5-10重量％，优选为1-5重量％。形成正极的集电体可以为锂离子电池中常规使用的正极集电体，例如可以为铝箔。
本发明的锂离子电池中，锂离子电池正极可以通过现有技术中的各种方法制备得到，例如，可以通过将含有正极活性物质、导电剂和选择性含有的粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体上，干燥，压延或不压延后得到。对于含有正极活性物质、导电剂和选择性含有的粘合剂与溶剂的浆料的获得方式没有特别的限定，只要能够将含有前述组分的浆料混合均匀即可，例如，含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂的浆料可以通过先将负极活性物质和导电剂混合均匀后，再与粘合剂、溶剂或者粘合剂与溶剂形成的粘合剂溶液混合均匀而得到；也可以通过先将负极活性物质、粘合剂和溶剂混合均匀，然后再与导电剂混合均匀，得到浆料。所述的溶剂可以为N甲基吡咯烷酮(NMP)。溶剂的用量能够使所述糊状物具有粘性和流动性，能够涂覆到所述集电体上即可。干燥、压延的方法和条件为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
本发明的锂离子电池中，形成锂离子电池的隔膜和非水电解液可以为本领域常规使用的隔膜和非水电解液。
其中，隔膜设置于正极和负极之间，它具有电绝缘性能和液体保持性能，并使极芯和非水电解液一起容纳在电池壳中。隔膜可以选自锂离子电池中所用的各种隔膜，如高分子聚合物微孔薄膜，包括聚丙稀微孔薄膜和聚丙稀与聚乙烯的多层复合微孔薄膜。隔膜的位置、性质和种类为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
其中，非水电解液为电解质锂盐和非水溶剂的混合溶液，对它没有特别限定，可以使用本领域常规的非水电解液。比如电解质锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、卤化锂、氯铝酸锂及氟烃基磺酸锂中的一种或几种。非水溶剂选用链状酸酯和环状酸酯混合溶液，其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的至少一种，环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、γ-丁内酯(γ-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的至少一种。电解液的注入量一般为1.5-4.9克/安时，电解液的浓度一般为0.5-2.9摩尔/升。
本发明的锂离子电池中，对于电池壳体没有特别的限定，可以为本领域常用的各种电池壳体，此为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
此外，按照本发明，除了负极按照本发明提供的方法制备之外，其它步骤均为本领域技术人员所公知。一般来说，将正极和负极与隔膜构成一个极芯，将得到的极芯和非水电解液密封在电池壳中，即可得到锂离子电池。
实施例
以下将通过实施例和对比例对本发明进行详细描述，如无特别说明，所用的材料均可市售获得，所用的方法均为本领域的常规方法。
钒酸锂、钛酸锂、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2均购自深圳市天骄科技开发有限公司。
实施例1
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
(1)正极的制备
将92.3g LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、2.7g粘合剂PVDF和5g导电剂炭黑混合，具体方法为：先以NMP为溶剂，将粘合剂PVDF溶解配制成6重量％的溶液，并在搅拌下分别将LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、导电剂炭黑与上述PVDF的溶液混合，之后搅拌形成均匀的浆料。
将该浆料均匀地涂布在铝箔上，然后120℃下烘干、辊压、裁切制得尺寸为56mm×880mm的正极，其中极片上正极活性物质LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的质量约为16mg/cm2。
(2)负极的制备
将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、0.8g石墨烯、1.2g炭黑、0.4g氧化钇、0.6g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合，具体方法为：先以NMP为溶剂，将粘合剂PVDF溶解配制成6重量％的溶液，并在搅拌下分别将钒酸锂、钛酸锂、石墨烯、炭黑、氧化钇、氧化铌与上述PVDF的溶液混合，之后搅拌形成均匀的浆料。
将该浆料均匀地涂布在覆碳铝箔上，然后在100℃下烘干、辊压、裁切制得尺寸为58mm×938mm的负极，其中极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为180g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
(3)电池的装配
将上述的正、负极与聚丙烯膜卷绕成一个方型锂离子电池的极芯，随后将LiPF6按1摩尔/升的浓度溶解在EC/DMC＝1:1(体积比)的混合溶剂中形成非水电解液，将该电解液以3.8g/Ah的量注入电池壳中，密封，制成18650型号的锂离子电池A1。
实施例2
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，将6g钒酸锂、88.5g钛酸锂、0.55g石墨烯、0.95g炭黑、0.35g氧化钇、0.65g氧化铌、3g粘合剂PVDF混合。制成18650型号的锂离子电池A2，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为185g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.068：1。
实施例3
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，将7g钒酸锂、86g钛酸锂、1.5g石墨烯、1.5g炭黑、0.5g氧化钇、0.5g氧化铌、3g粘合剂PVDF混合。制成18650型号的锂离子电池A3，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为182g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.08：1。
实施例4
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，将2g钒酸锂、92.5g钛酸锂、0.8g石墨烯、1.2g炭黑、0.4g氧化钇、0.6g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成18650型号的锂离子电池A4，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为180g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.02：1。
实施例5
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、1.5g石墨烯、0.5g炭黑、0.4g氧化钇、0.6g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池A5，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为180g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
实施例6
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，不加入石墨烯，将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、2g炭黑、0.4g氧化钇、0.6g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池A6，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为179g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
实施例7
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，不加入炭黑，将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、2g石墨烯、0.4g氧化钇、0.6g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池A7，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为179g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
实施例8
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、0.8g石墨烯、1.2g炭黑、0.6g氧化钇、0.4g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池A8，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为180g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
实施例9
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，不加入氧化钇，将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、0.8g石墨烯、1.2g炭黑、1g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池A9，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为180g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
实施例10
本实施例用于说明本发明的锂离子电池的负极及其制备方法和锂离子电池。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，不加入氧化铌，将5.5g钒酸锂、89g钛酸锂、0.8g石墨烯、1.2g炭黑、1g氧化钇、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池A10，其中，负极片上负极活性物质钒酸锂和钛酸锂的总质量约为180g/m2，钒酸锂和钛酸锂的质量比约为0.06：1。
对比例1
本对比例用于说明的参比锂离子电池的制备。
按照实施例1的方法制备锂离子电池，不同的是，在制备负极的过程中，不加入钒酸锂，将94.5g钛酸锂、0.8g石墨烯、1.2g炭黑、0.4g氧化钇、0.6g氧化铌、2.5g粘合剂PVDF混合。制成锂离子电池AS1，其中，负极片上负极活性物质钛酸锂的质量约为180g/m2。
试验例
下列试验例分别测定实施例1-10制得的锂离子电池A1-A10以及对比例1制得的锂离子电池AS1的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。
23℃条件下，将锂离子电池分别以0.5C电流充电至3.0V，在电压升至3.0V后以恒定电压充电，截止电流为0.01C，搁置10分钟；电池以0.5C电流放电至1.5V，搁置10分钟。重复以上步骤5000次，得到电池5000次循环后0.5C电流放电至1.5V的容量，记录电池在23℃的首次放电容量，并由下式计算循环前后容量维持率：
容量维持率＝(第5000次循环放电容量/首次循环放电容量)×100％
并参照上述方法，分别测定电池在23℃条件下，以0.5C电流充电至3.0V后，分别在55℃和-40℃条件下，以0.2C电流放电至1.5V的首次放电容量。
测定结果如表1所示。
表1
本领域技术人员应当公知的是，表1中，23℃、0.5C首次放电容量越高，23℃循环5000次后的容量维持率越高，表明锂离子电池在正常环境温度(23℃)下具有更好的充、放电性能，以及更好的循环性能；55℃和-40℃下，首次放电容量越高，与23℃、0.5C首次放电容量的比例越高，表明锂离子电池在极高温(55℃)以及极低温(-40℃)的环境中使用时，具有更好的耐高温性能和耐低温性能。
比较表1中实施例1与实施例4的结果可知，当负极材料中钒酸锂和钛酸锂的重量比为0.05-0.1:1时，能够进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。
比较表1中实施例1与实施例5-7的结果可知，当负极材料中同时含有石墨烯和炭黑时，能够进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能，且当负极材料中石墨烯和炭黑的重量比为0.5-1:1时，能够更进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。
比较表1中实施例1与实施例8-10的结果可知，当负极材料中同时含有氧化钇和氧化铌时，能够进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能，且当负极材料中氧化钇和氧化铌的重量比为0.5-1:1时，能够更进一步提高锂离子电池的循环性能、耐高温性能和耐低温性能。
表较表1中实施例1与对比例1的结果可知，本发明提供的锂离子电池与参比电池相比，不但在正常环境温度(23℃)下具有更好的充、放电性能，以及更好的循环性能，特别是，在极高温(55℃)以及极低温(-40℃)的环境中使用时，仍然能够保证明显较高的首次放电容量(即具有明显更好的耐高温性能和耐低温性能)，由此说明，本发明提供的锂离子电池的电化学性能更佳，并具有更长的使用寿命。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锂离子电池的负极，该负极包括集电体及位于集电体上的负极材料，所述负极材料含有负极活性物质、导电剂和粘合剂，其特征在于，所述负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。
2.根据权利要求1所述的负极，其中，钒酸锂和钛酸锂的重量比为0.05-0.1:1，优选为0.06-0.08:1。
3.根据权利要求1所述的负极，其中，所述导电剂含有石墨烯和炭黑，优选地，石墨烯和炭黑的重量比为0.5-1:1，进一步优选为0.6-0.8:1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的负极，其中，所述负极材料还含有添加剂，所述添加剂为氧化钇和/或氧化铌。
5.根据权利要求4所述的负极，其中，以负极活性物质为基准，氧化钇和氧化铌的总含量为1-5重量％，优选为1-3.5重量％。
6.根据权利要求5所述的负极，其中，氧化钇和氧化铌的重量比为0.5-1:1，优选为0.6-0.8:1。
7.一种锂离子电池的负极的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将含有负极活性物质、导电剂和粘合剂与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集电体上，干燥，压延或不压延，其中，负极活性物质含有钒酸锂和钛酸锂。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述导电剂含有石墨烯和炭黑，和/或所述浆料还含有氧化钇和/或氧化铌。
9.权利要求7或8所述的方法制备得到的锂离子电池的负极。
10.一种锂离子电池，该电池包括极芯和非水电解液，所述极芯和非水电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括正极、负极及隔膜，其特征在于，所述负极为权利要求1-6和9中任意一项所述的负极。
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