TW201605109A - 鋰離子電池負極 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種鋰離子電池負極，包括一碳纖維膜，該碳纖維膜包括複數個奈米碳管和複數個石墨片，該複數個奈米碳管首尾相連且沿同一方向延伸形成一膜狀，每一根奈米碳管連接複數個石墨片，且每一石墨片與奈米碳管的外壁之間形成一角度。

Description

鋰離子電池負極
本發明涉及一種鋰離子電池負極，尤其涉及一種基於奈米碳管的鋰離子電池負極。
鋰離子電池係一種新型的綠色化學電源，與傳統的鎳鎘電池、鎳氫電池相比具有電壓高、壽命長、能量密度大的優點。自1990年日本索尼公司推出第一代鋰離子電池後，它已經得到迅速發展並廣泛用於各種可擕式設備。
傳統的鋰離子電池通常包括正極、負極、隔膜和電解質四個部份。常見的鋰離子電池的正極材料通常選自含鋰的活性化合物，負極材料則選自碳系材料。充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合。
由此可見，負極活性材料係決定鋰離子電池性能的重要因素之一。一種好的負極活性材料應具有以下特點：比能量高；充放電反應可逆性好；與電解液和黏結劑的相容性好；比表面積小(<10m2 /g)，真密度高(>2.0g/cm3 )；嵌鋰過程中尺寸和機械穩定性好；資源豐富，價格低廉；在空氣中穩定、無毒副作用等。目前，碳材料被廣泛用作鋰離子電池的負極材料，這些材料的優點係比容量高（200 mAh/g~400 mAh/g），迴圈效率高（>95%），迴圈壽命長和電池內部沒有金屬鋰而不存在安全問題。先前的碳負極材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纖維、裂解聚合物和裂解碳等。
奈米碳管(carbon nanotube, CNT)係近年來發現的一種新型碳系材料，由單層或多層的石墨片狀結構捲曲而成。奈米碳管的層間距為0.34奈米，略大於石墨的層間距，有利於鋰離子的嵌入和脫出。奈米碳管作鋰離子電池負極材料，鋰離子不僅可嵌入中空管內，而且可嵌入到層間的縫隙、空穴之中，具有嵌入深度小、過程短，嵌入位置多等優點。
然而，目前採用奈米碳管制作的鋰離子電池負極，通常將奈米碳管和黏接劑混合均勻後塗覆於集電體上制得電池負極。由於黏結劑與奈米碳管混雜在一起形成緻密的膜狀結構，該膜狀結構的比表面積很小，且沒有大量的微孔存在，限制了電池負極對鋰離子的吸附及脫嵌能力。
有鑒於此，提供一種對鋰離子的吸附及脫嵌能力較高的鋰離子電池負極實為必要。
一種鋰離子電池負極，包括一碳纖維膜，該碳纖維膜由至少一奈米碳管膜和石墨片構成，該至少一奈米碳管膜包括複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接形成一膜狀，該複數個奈米碳管沿同一方向延伸且在該延伸方向上相鄰的奈米碳管首尾相連，每一奈米碳管的外壁分佈有複數個所述石墨片，且每一石墨片與奈米碳管的外壁之間形成一角度。
一種鋰離子電池負極，包括一碳纖維膜，該碳纖維膜包括至少一奈米碳管膜和一石墨層設置於所述至少一奈米碳管膜的表面，該奈米碳管膜包括複數個沿同一方向延伸的奈米碳管，該石墨層包括複數個石墨片，每一奈米碳管的外壁分佈有複數個所述石墨片，每一石墨片傾斜地連接在所述奈米碳管的外壁且向遠離奈米碳管的方向延伸，每一石墨片延伸的長度係奈米碳管直徑的2.5倍至100倍。
相較於先前技術，本發明提供的鋰離子電池負極包括碳纖維膜，該碳纖維膜中複數個碳纖維分佈均勻，每一根碳纖維均由複數個石墨片和一奈米碳管組成，相鄰奈米碳管通過凡得瓦力形成奈米碳管膜，所述複數個石墨片與奈米碳管的外壁呈一角度，增大了碳纖維膜的比表面積，且該碳纖維膜中存在大量的微孔，提高了鋰離子電池負極對鋰離子的吸附能力和脫嵌能力，進一步提高了鋰離子電池的工作效率。
圖1係本發明提供的鋰離子電池負極的結構示意圖。
圖2係本發明提供的鋰離子電池負極中碳纖維膜的結構示意圖。
圖3係圖2碳纖維膜中碳纖維的立體結構示意圖。
圖4係本發明提供的鋰離子電池負極中碳纖維膜的製備方法的結構示意圖。
圖5係本發明提供的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖6係本發明提供的鋰離子電池的結構示意圖。
下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的鋰離子電池負極作進一步的詳細說明。
請參見圖1，本發明提供一種鋰離子電池負極110，包括一負極集電體112和一碳纖維膜50，該碳纖維膜50設置於負極集電體112表面，例如採用導電膠將該碳纖維膜50黏結在負極集電體112表面。
所述負極集電體112可為一金屬基板，其中，金屬可以係銀、銦、金、銅等金屬中的一種，本實施例中所述負極集電體112優選為銅箔。
請參見圖2及圖3，該碳纖維膜50包括複數個奈米碳管56和複數個石墨片58，該複數個奈米碳管56通過凡得瓦力首尾相連並沿同一方向延伸且形成一膜狀，每一根奈米碳管56被複數個石墨片58包圍，每一石墨片58通過共價鍵與奈米碳管56連接，且每一石墨片58與奈米碳管56的外壁之間有一角度。進一步，所述石墨片58僅部份邊緣通過共價鍵與奈米碳管56的外壁連接。所述複數個石墨片58間隔分佈在每一奈米碳管56外壁表面。所述石墨片58的長度遠大於奈米碳管56的直徑，為50奈米至10微米，石墨片58的寬度接近奈米碳管56的直徑，為10奈米至20奈米。每一石墨片58延伸的長度係奈米碳管56直徑的2.5倍至100倍。
也就係說，所述碳纖維膜50包括複數個首尾相連且沿同一方向延伸的碳纖維54，每一根碳纖維54包括一根奈米碳管56和複數個石墨片58，該複數個石墨片58形成一石墨層，該奈米碳管56被複數個石墨片58包圍，每一石墨片58通過共價鍵與奈米碳管56的外壁連接，且每一石墨片58與奈米碳管56的外壁之間有一角度。相鄰碳纖維54之間通過凡得瓦力連接。
每一石墨片58與奈米碳管56之間的角度的範圍為大於0度且小於90度，優選地，每一石墨片58與奈米碳管56之間的角度大於等於30度且小於等於60度。複數個石墨片58與奈米碳管56之間的角度可以相等也可以不相等，即，複數個石墨片58可以無序地隨機“斜插”或分佈在奈米碳管56的外壁上，也可以有序地“斜插”或分佈在奈米碳管56的外壁上。本實施例中，分佈在同一奈米碳管56外壁的複數個所述石墨片58與奈米碳管56的外壁之間的角度相同，均等於45度，如圖2所示。每一根碳纖維54的直徑與所述碳層的厚度有關，所述碳纖維54的直徑為450奈米至100微米。本實施例中，所述碳纖維54的直徑為500奈米。
進一步，所述碳纖維膜50還可以包括至少兩層交叉重疊設置的奈米碳管膜，相鄰奈米碳管膜之間通過凡得瓦力緊密結合。相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管56的延伸方向之間形成一夾角α，0≦α≦90度，具體可依據實際需求而進行調整，每一奈米碳管56的外壁分佈有複數個石墨片58。所述至少兩層奈米碳管膜交叉重疊設置時，可以提高所述碳纖維膜50的機械強度。本實施例中，所述碳纖維膜50包括兩層交叉重疊設置的奈米碳管膜，且該兩層奈米碳管膜中奈米碳管56的延伸方向之間交叉的角度為90度。
所述碳纖維膜50具有良好的導電性能，其方塊電阻小於等於100歐姆。並且，由於石墨片58包圍每一根奈米碳管56且通過共價鍵與該奈米碳管56連接，因此首尾相連的兩個奈米碳管56之間的“節點”處也有石墨片58連接，即首尾相連的兩個奈米碳管56之間的“節點”處，石墨片58通過共價鍵同時與所述兩個奈米碳管56相連，因此，首尾相連的奈米碳管56之間的“節點”處的機械強度大幅提高，從而提高了所述碳纖維膜50的整體機械性能。
所述奈米碳管56均勻分佈，且平行於碳纖維膜50表面。該碳纖維膜50中奈米碳管56之間通過凡得瓦力相互吸引，緊密結合，石墨片58與奈米碳管56之間通過共價鍵結合，最終形成由複數個奈米碳管56和複數個石墨片58組成的自支撐結構，使得該碳纖維膜50具有很好的韌性，可以用來製作各種形狀的鋰離子電池負極110。由於所述碳纖維膜50具有自支撐性，且具有良好的導電性，因此，所述負極集電體112可以省略，即所述鋰離子電池負極110可僅包括碳纖維膜50。
碳纖維膜50由複數個奈米碳管56形成的奈米碳管膜中含有大量的微孔結構，微孔孔徑小於1微米，並且石墨片58與奈米碳管56之間呈一角度，使得該碳纖維膜50具有極大的比表面積。
本實施例中，該碳纖維膜50的寬度為1釐米~10釐米，厚度為1微米~2毫米。可以理解，本實施例中該碳纖維膜50可根據實際應用切割成預定的尺寸（如切割成8毫米×8毫米）和形狀，以利於組裝成微型的鋰離子電池，擴大其應用範圍。
請參見圖4，該碳纖維膜50的製備方法具體包括以下步驟：
S101，提供一奈米碳管陣列10；
S102，從所述奈米碳管陣列10中拉取獲得一奈米碳管膜20，將該奈米碳管膜20依次穿過一第一反應室30和一第二反應室40；
S103，向第一反應室30內通入載氣和碳源氣體，並控制溫度，使第一反應室30內的奈米碳管膜20上形成一碳層52，獲得一奈米碳管複合膜；
S104，將所述奈米碳管複合膜導入所述第二反應室40內，控制溫度，使第二反應室40內的奈米碳管膜20上的碳層52石墨化，獲得一碳纖維膜50。
步驟S101中，所述奈米碳管陣列10優選為超順排奈米碳管陣列10，該超順排的奈米碳管陣列10的製備方法採用化學氣相沈積法，其具體包括以下步驟：（a）提供一平整生長基底12，該生長基底12可選用P型或N型矽生長基底12，或選用形成有氧化層的矽生長基底12，本發明實施例優選為採用4英寸的矽生長基底12；（b）在生長基底12表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）或其任意組合的合金之一，本實施例中，催化劑層材料由鐵形成；（c）將上述形成有催化劑層的生長基底12在700℃~900℃的空氣中退火約30分鐘~90分鐘，本實施例中，形成有催化劑層的生長基底12在800℃的空氣中退火60分鐘；（d）將處理過的生長基底12置於一反應爐中，在保護氣體環境下加熱到500℃~740℃，然後通入碳源氣體反應約5分鐘~30分鐘，生長得到奈米碳管陣列10。碳源氣可選用乙炔等化學性質較活潑的碳氫化合物，保護氣體可選用氮氣、氨氣或惰性氣體。本實施例中，處理過的生長基底12在反應爐中氮氣環境下加熱到600℃，通入乙炔反應20分鐘，得到所述奈米碳管陣列10。該奈米碳管陣列10為複數個彼此平行且垂直於生長基底12生長的奈米碳管形成的純奈米碳管陣列10。通過上述控制生長條件，該定向排列的奈米碳管陣列10中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。
步驟S102中，採用一拉伸工具從所述奈米碳管陣列10中拉取奈米碳管獲得一奈米碳管膜20，其具體包括以下步驟：（a）從所述奈米碳管陣列10中選定一個或複數個奈米碳管，優選為採用具有一定寬度的膠帶、鑷子或夾子接觸奈米碳管陣列10以選定一個或複數個奈米碳管，本實施例中優選鑷子來選定複數個奈米碳管；（b）以一定速度拉伸該選定的奈米碳管，從而形成首尾相連的複數個奈米碳管片段，進而形成一連續的奈米碳管膜20。該拉伸方向沿基本垂直於奈米碳管陣列10的生長方向。
在上述拉伸過程中，該複數個奈米碳管片段在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離生長基底12的同時，由於凡得瓦力作用，該選定的複數個奈米碳管片段分別與其他奈米碳管片段首尾相連地連續地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一定寬度的奈米碳管膜20，如圖5所示。所述奈米碳管膜20為一自支撐結構。所述自支撐為奈米碳管膜20不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身層狀狀態。
所述第一反應室30具有相對設置的一第一進口32和一第一出口34，所述第二反應室40具有相對設置的一第二進口42和一第二出口44。將所述奈米碳管膜20利用拉伸工具依次穿過第一反應室30和第二反應室40，並固定於一支撐軸60上。可以理解，所述奈米碳管膜20的一端固定於所述支撐軸60，另一端連接於所述奈米碳管陣列10，且該奈米碳管膜20穿過整個第一反應室30和第二反應室40，如圖4所示。所述支撐軸60具有一軸心，支撐軸60可繞其軸心自轉，該支撐軸60轉動可以將奈米碳管膜20捲繞在該支撐軸60上。可以理解，所述支撐軸60也可以和一電機連接，以便所述支撐軸60實現自動轉動。
步驟S103中，第一反應室30內的奈米碳管膜20上生長一碳層52的具體過程為：向第一反應室30內通入載氣和碳源氣體，加熱所述第一反應室30，使該第一反應室30內的溫度達到800℃~1000℃，所述碳源氣體發生裂解形成碳，並沈積在所述奈米碳管膜20上形成碳層52。
所述載氣的作用係淨化第一反應室30，使第一反應室30具有一個純淨的環境。所述載氣包括氮氣、氨氣或惰性氣體，比如氬氣等。本實施例中，載氣選用氬氣，該氬氣的體積流量為85sccm。所述載氣的體積流量為50sccm（標況毫升每分）~100sccm。所述碳源氣體為碳氫化合物，比如烴、炔等，所述碳源氣體的體積流量為20sccm~100sccm。本實施例中，所述碳源氣體優選為乙炔，且乙炔的體積流量為70sccm。
所述第一反應室30的周圍設置一加熱器70，該加熱器70使第一反應室30內的溫度達到800℃~1000℃。在碳源氣體不斷通入第一反應室30內的情況下，碳層52的厚度與使第一反應室30內的溫度保持800℃~1000℃的保溫時間和碳源氣體的通入時間及體積流量有關。所述保溫時間越長，碳層52的厚度越厚。優選地，所述保溫時間為30分鐘至60分鐘，所述碳層52的厚度為5奈米至10微米。為了使碳層52能夠均勻覆蓋所述奈米碳管膜20，甚至包覆奈米碳管膜20中的每一根奈米碳管，該碳層52的厚度大於等於5奈米，此時奈米碳管膜20生長碳層52後的厚度大於等於30奈米。本實施例中，第一反應室30內的溫度為900℃，所述保溫時間為45分鐘，碳層52的厚度為1微米。
在生成碳層52的整個過程中，所述第一反應室30為常壓或低壓狀態，所述低壓的壓強為50帕至1000帕。由於第一反應室30內通有惰性載氣，另第一反應室30也可以為低壓，因此奈米碳管膜20不會在800℃~1000℃下燒壞。
所述載氣也可以與碳源氣體同時通入第一反應室30內，即將碳源氣體和載氣的混合氣體通入第一反應室30內。此時，載氣的體積流量為10sccm~50sccm。本實施例中，載氣與碳源氣體同時通入第一反應室30內，並且載氣的體積流量為25sccm，所述碳源氣體的體積流量為50sccm。
由於奈米碳管膜20所包含的複數個奈米碳管之間具有複數個間隙，因此，當所述碳源氣體裂解形成無定型碳時，該無定型碳不僅沈積在奈米碳管膜20中複數個奈米碳管的表面，也沈積在相鄰奈米碳管之間的間隙中，即，所述奈米碳管膜20上形成一碳層52，該碳層52包覆每一根奈米碳管。所述奈米碳管膜20和所述碳層52形成所述奈米碳管複合膜。
步驟S104中，轉動所述支撐軸60，同時從所述奈米碳管陣列10繼續拉取奈米碳管膜20，使處於第一反應室30內的奈米碳管複合膜穿過第一反應室30的第一出口34和第二反應室40的第二進口42進入第二反應室40。
所述第二反應室40為真空狀態，其壓強為50帕至1000帕。所述第二反應室40的周圍設置一加熱器70，該加熱器70使第二反應室40內的溫度達到2000℃~3000℃，所述奈米碳管膜20上的碳層52石墨化。真空下碳層52石墨化指的係碳層52從無定形態轉變為共價鍵SP2 雜化形態。由於第二反應室40為真空，因此所述奈米碳管膜20在2000℃~3000℃不會破壞，且奈米碳管膜20中的奈米碳管本身已經係SP2 雜化的石墨層結構，因此真空下加熱或退火可以修復奈米碳管原有的結構缺陷。本實施例中，第二反應室40內的溫度為2500℃。
當碳層52的厚度遠大於奈米碳管的直徑時，例如碳層52的厚度大於等於100奈米時，在碳層52石墨化形成石墨片時，由於完美的圓筒狀石墨片係直的，這種情況下，所述石墨片平行於奈米碳管的延伸方向延伸變得很困難，不容易得到平行於奈米碳管延伸方向的外延石墨片，此時，所述石墨片會與奈米碳管延伸方向形成一定夾角。所述石墨片的長度遠大於奈米碳管的直徑，為50奈米至10微米，石墨片的寬度接近奈米碳管的直徑，為10奈米至20奈米。
第二反應室40內的溫度保持為2000℃~3000℃的保溫時間與碳層52的厚度有關，碳層52的厚度越厚，第二反應室40內的保溫時間越長。優選地，碳層52的厚度為100奈米至10微米，所述第二反應室40內的保溫時間為20分鐘至60分鐘。本實施例中，所述碳層52的厚度為1微米，第二反應室40內的保溫時間為45分鐘。
所述奈米碳管膜20由複數個奈米碳管組成，該奈米碳管由單層或多層石墨片繞中心按一定角度捲曲而成的無縫、中空奈米管。因此，所述奈米碳管膜20本身已經係石墨化的結構。奈米碳管膜20上的碳層52石墨化後依附在本身已經係石墨化結構的奈米碳管膜20上，形成碳纖維膜50。該碳纖維膜50係由多根碳纖維54形成的膜狀結構。
可以理解，形成碳層52和所述碳層52石墨化的過程中，奈米碳管膜20始終懸空設置，該奈米碳管膜20的一端固定於所述支撐軸60，另一端連接於所述奈米碳管陣列10。
請參見圖6，本發明進一步提供一種應用上述鋰離子電池負極110的鋰離子電池100，包括：一殼體102及置於殼體102內的正極120，鋰離子電池負極110，電解液140和隔膜130；隔膜130設置於正極120與鋰離子電池負極110之間，且將殼體102內部空間分為兩部份；正極120與鋰離子電池負極110分別置於隔膜130兩側，正極120與隔膜130及鋰離子電池負極110與隔膜130之間保持一定間隔；電解液140置於殼體102內，正極120與鋰離子電池負極110置於電解液140中。
所述正極120包括一正極集電體122與一正極材料層124，該正極材料層124設置於正極集電體122的表面，並且正極材料層124位於正極集電體122和隔膜130之間。鋰離子電池負極110包括一負極集電體112與一碳纖維膜50，該碳纖維膜50設置於負極集電體112的表面，並且碳纖維膜50位於負極集電體112和隔膜130之間。正極接線端126與負極接線端114分別連接在正極集電體122與負極集電體112頂端。
本實施例中，上述正極120、隔膜130和電解液140沒有特別限制。其中，正極材料層124的材料優選為鋰金屬或含鋰的過渡金屬氧化物，隔膜130的材料優選為聚烯烴，電解液140優選為溶於碳酸乙烯酯（Ethylene Carbonate， EC）和二乙基碳酸酯（Diethyl Carbonate， DEC）（體積比為1:1）混合溶劑中濃度為1摩爾/升的六氟磷酸鋰（LiPF6 ）。
本發明提供的鋰離子電池負極具有如下優點：第一、鋰離子電池負極包括碳纖維膜，該碳纖維膜中複數個碳纖維分佈均勻，每一根碳纖維均由複數個石墨片和一奈米碳管組成，相鄰奈米碳管通過凡得瓦力形成奈米碳管膜，所述複數個石墨片與奈米碳管的外壁呈一角度，增大了碳纖維膜的比表面積，且該碳纖維膜中存在大量的微孔，提高了鋰離子電池負極對鋰離子的吸附能力和脫嵌能力，進一步提高了鋰離子電池的工作效率；第二、所述碳纖維膜具有良好的導電性，提高了鋰離子電池負極的導電性能；第三、所述碳纖維膜中，複數個石墨片包圍每一根奈米碳管且通過共價鍵與該奈米碳管連接，提高了首尾相連的奈米碳管之間的“節點”處的機械強度，從而提高了該碳纖維膜的機械性能，延長了鋰離子電池負極的使用壽命。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧奈米碳管陣列
12‧‧‧生長基底
20‧‧‧奈米碳管膜
30‧‧‧第一反應室
32‧‧‧第一進口
34‧‧‧第一出口
40‧‧‧第二反應室
42‧‧‧第二進口
44‧‧‧第二出口
50‧‧‧碳纖維膜
52‧‧‧碳層
54‧‧‧碳纖維
56‧‧‧奈米碳管
58‧‧‧石墨片
60‧‧‧支撐軸
70‧‧‧加熱器
100‧‧‧鋰離子電池
102‧‧‧殼體
110‧‧‧鋰離子電池負極
112‧‧‧負極集電體
114‧‧‧負極接線端
120‧‧‧正極
122‧‧‧正極集電體
124‧‧‧正極材料層
126‧‧‧正極接線端
130‧‧‧隔膜
140‧‧‧電解液
無
50‧‧‧碳纖維膜
110‧‧‧鋰離子電池負極
112‧‧‧負極集電體

Claims (12)

  1. 一種鋰離子電池負極，其改良在於，該鋰離子電池負極包括一碳纖維膜，該碳纖維膜由至少一奈米碳管膜和石墨片構成，該至少一奈米碳管膜包括複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接形成一膜狀，該複數個奈米碳管沿同一方向延伸且在該延伸方向上相鄰的奈米碳管首尾相連，每一奈米碳管的外壁分佈有複數個所述石墨片，且每一石墨片與奈米碳管的外壁之間形成一角度。
  2. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述鋰離子電池負極由所述碳纖維膜組成。
  3. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述鋰離子電池負極進一步包括一集電體，所述碳纖維膜設置於該集電體的表面。
  4. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述石墨片僅部份邊緣通過共價鍵與奈米碳管的外壁連接。
  5. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述複數個奈米碳管平行於所述碳纖維膜的表面。
  6. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述角度大於0度且小於90度。
  7. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述碳纖維膜包括至少兩層交叉重疊設置的奈米碳管膜，相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管的延伸方向之間形成一夾角α，0≦α≦90度。
  8. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，分佈在同一奈米碳管外壁的複數個所述石墨片相互間隔。
  9. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，分佈在同一奈米碳管外壁的複數個所述石墨片與奈米碳管的外壁之間的角度相同。
  10. 如請求項1所述的鋰離子電池負極，其中，所述複數個石墨片的長度為50奈米至10微米，寬度為10奈米至20奈米。
  11. 一種鋰離子電池負極，其改良在於，該鋰離子電池負極包括一碳纖維膜，該碳纖維膜包括至少一奈米碳管膜和一石墨層設置於所述至少一奈米碳管膜的表面，該奈米碳管膜包括複數個沿同一方向延伸的奈米碳管，該石墨層包括複數個石墨片，每一奈米碳管的外壁分佈有複數個所述石墨片，每一石墨片傾斜地連接在所述奈米碳管的外壁且向遠離奈米碳管的方向延伸，每一石墨片延伸的長度係奈米碳管直徑的2.5倍至100倍。
  12. 如請求項11所述的鋰離子電池負極，其中，所述複數個奈米碳管平行於所述碳纖維膜的表面。
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