[發明專利]鋰離子二次電池負極使用的炭改性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200710301723.5
• 申請日: 2007-12-25
• 公開（公告）號: CN101209831A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發明（設計）人: 程先桃;岳永軍
• 申請（專利權）人: 程先桃;岳永軍
• 主分類號: C01B31/00
• 分類號: C01B31/00;H01M4/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鋰離子二次電池負極使用的炭改性材料，其特征在于：其是以葡萄糖、果糖、蔗糖、纖維素、淀粉中的一種或幾種為原料，溶于有機溶劑后再在壓力容器中進行液相脫水處理，然后通過包覆改性、低溫固化、炭化，最后經高溫熱處理、冷卻篩選后制成；其制成的炭改性材料為球形或橢球形，平均粒徑為D50＝0.5～30um，振實密度在0.5～1.5g/cc之間，BET比表面積在0.5～5.0m²/g之間，真實密度0.8～2.25g/cc，其內部有大量納米孔，孔徑0.1～0.6nm；所述炭改性材料中用來包覆改性的材料占總炭改性材料的5wt％～20wt％。

2.根據權利要求1所述的鋰離子二次電池負極使用的炭改性材料，其特征在于：其中所述的包覆改性材料為高軟化點煤瀝青、石油瀝青或樹脂，瀝青類材料的軟化點為150～280℃，中位徑在4um以下。

3.根據權利要求2所述的鋰離子二次電池負極使用的炭改性材料，其特征在于：其中所述樹脂為呋喃樹脂、脲醛樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈。

4.一種鋰離子二次電池負極使用的炭改性材料的制備方法，其特征在于：采用的制備工藝步驟如下：

(1)前驅體制備：

將葡萄糖、果糖、蔗糖、纖維素、淀粉中的一種或幾種與有機溶劑形成混合物，在其中添加一定量的丁苯橡膠和少量的span80活化劑，形成任意濃度的均相分散體系；然后將均相分散體系置于帶攪拌器的壓力容器中，加熱同時攪拌，升溫速度為10～50℃/min，溫度控制在200～380℃，保溫時間為5～20小時；然后冷卻，打散，過200～500目篩得前驅體；

(2)改性處理：

將制備好的前驅體與包覆改性材料按重量為10∶0.08～2.0比例進行混合，然后加熱，溫度控制在150～280℃，混合均勻；

(3)熱處理：

取出混合均勻的粉體裝入剛玉坩堝或石墨坩堝中進行加熱，加熱溫度為400～1300℃，加熱時間為5～40小時；再將加熱后的粉體進行高溫焙燒，焙燒溫度為2400℃以上，焙燒時間為2～48小時；

(4)篩分包裝：

將焙燒后的粉體進行精選篩分，篩網目數為100～500目，最后按指定要求包裝。

5.根據權利要求4所述的鋰離子二次電池負極使用的炭改性材料的制備方法，其中所述的有機溶劑是苯、甲苯、乙苯、二甲苯、環烷、石油醚、喹啉、噻吩或二硫化碳。

6.根據權利要求4所述的炭改性材料的制備方法，其特征在于：還包括在高溫高壓下通過調節均相混合體系的凝聚和駐留時間來控制小球的粒徑，壓強大于15atm，駐留時間控制在5～48小時，使微球粒徑趨于恒定。

7.根據權利要求4所述的炭改性材料的制備方法，其特征在于：還包括在步驟(1)中所述的前驅體上有著大量的納米微孔，微孔的尺寸大約為0.1～0.6nm。

8.根據權利要求4所述的炭改性材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)中熱處理時通入保護氣體，所述的保護氣體為氮氣、惰性氣體或其混合氣體，氣體流速為10～20L/min，熱處理時，在600℃以下時，升溫速度控制為50～100℃/小時；在600℃以上時，升溫速度控制為200～300℃/小時。

9.根據權利要求4所述的炭改性材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中所用的包覆改性材料常溫下為固態時，其中位徑應小于3um，占總炭改性材料的比例不大于18wt％。

10.權利要求1-3中任意一項所述的炭改性材料在鋰離子二次電池負極材料中的應用。