[發(fā)明專利]鋰離子電池負(fù)極材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010179545.5
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN102255077A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安偉峰;何偉;潘啟明;何名
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市比克電池有限公司
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 羅瑤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法以及由該方法制備得到的鋰離子電池負(fù)極材料。

背景技術(shù)

鋰離子電池是20世紀(jì)末開發(fā)成功的一種無污染的綠色電池，與傳統(tǒng)電池相比，具有平均放電電壓高、體積容量和質(zhì)量容量都比較大，放電時間長，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。鋰離子二次電池在炭材料用作負(fù)極的推動下迅速市場化，但鋰離子電池在迅速市場化的同時，也存在著一些問題，例如目前大多數(shù)電池在常溫或較高溫度使用過程時，均可滿足其性能要求，但當(dāng)在低溫條件下使用時，在充放電過程中會出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象而導(dǎo)致電池的放電容量、容量保持率以及循環(huán)壽命等一些重要指標(biāo)將會發(fā)生急劇的下降，目前大多數(shù)解決的辦法是通過更換低溫電解液來改善其低溫性能，但在滿足其低溫性能的同時，其他性能卻難以得到滿足，并未從根本上解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能減少鋰離子電池在低溫條件下充放電時出現(xiàn)的析鋰現(xiàn)象和Li+的不可逆損失、改善鋰離子電池低溫條件下電性能的鋰離子電池負(fù)極材料制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供采用上述制備方法制備得到的鋰離子電池負(fù)極材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池負(fù)極材料制備方法，所述方法包括，以石墨微粉為核材料，表面包覆碳化合物形成第一包覆層，然后再用碳化合物進(jìn)行二次包覆形成第二包覆層，并經(jīng)石墨化處理形成殼核結(jié)構(gòu)石墨材料。

所述形成第一包覆層的碳化合物為包覆材料I，所述包覆材料I優(yōu)選包括樹脂，進(jìn)一步優(yōu)選包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不含氮的呋喃樹脂中的至少一種；所述形成第二包覆層的碳化合物為包覆材料II，所述包覆材料II優(yōu)選包括焦油或?yàn)r青，進(jìn)一步優(yōu)選包括乙烯焦油、煤焦油、石油系瀝青或煤系中溫瀝青中的至少一種。

所述石墨微粉為人造石墨、天然石墨或中間相炭微球。

優(yōu)選的，所述石墨微粉的粒徑為2～20μm。

在本發(fā)明具體的實(shí)施方式中，所述方法包括以下步驟：

A、按質(zhì)量比100∶1-10的比例將石墨微粉與包覆材料I混合，并于300-600℃條件下反應(yīng)1-15h，優(yōu)選5-15h，降至室溫并過200-400目篩網(wǎng)；

B、按質(zhì)量比1∶1-150優(yōu)選1∶50-150的比例將步驟A的產(chǎn)物與包覆材料II混合，并于300-600℃條件下反應(yīng)1-15h，優(yōu)選5-15h；

C、將步驟B的產(chǎn)物于1500-4000℃優(yōu)選2000-3000℃的溫度條件下進(jìn)行石墨化處理。

步驟C優(yōu)選包括在石墨化處理之前將步驟B的產(chǎn)物用有機(jī)溶劑進(jìn)行洗滌，優(yōu)選先用洗油進(jìn)行粗洗，然后用含有吡啶或甲苯中至少一種的有機(jī)溶劑精洗。

本發(fā)明還公開了采用上述方法制備得到的鋰離子電池負(fù)極材料。

由于采用了以上技術(shù)方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于：

本發(fā)明的通過二次成粒法合成一種新型負(fù)極材料，使鋰離子電池在低溫條件下充放電時減少甚至不發(fā)生析鋰現(xiàn)象，從而減少電池在低溫下充放電過程中Li+的不可逆損失，使用該材料時，常溫下正極發(fā)揮可達(dá)到148mAh/g，在低溫時，仍可達(dá)到130mAh/g。從而實(shí)現(xiàn)低溫條件下鋰離子電池的正常工作，同時保證了鋰離子電池在低溫下工作時具有較高的放電容量。同時，該合成方法制備過程簡單，能耗和生產(chǎn)成本較低，對于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)和減少生產(chǎn)過程中材料的浪費(fèi)，具有重要意義。

附圖說明

圖1至圖5分別為本發(fā)明實(shí)施例1至4及對比例制備得到材料的XRD圖譜。

圖6至圖10分別為本發(fā)明實(shí)施例1至4及對比例制備得到材料的SEM圖譜。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例1至4及對比例制備得到材料制備成電池的放電曲線的對比(5℃)。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例1至4及對比例對應(yīng)負(fù)極片在低溫下的圖像。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及采用二次成粒法合成一種新型負(fù)極材料，使鋰離子電池在低溫條件下充放電時減少甚至不發(fā)生析鋰現(xiàn)象，從而減少電池在低溫下充放電過程中Li⁺的不可逆損失。

本發(fā)明的方法中，核材料優(yōu)選粒徑為2-20μm的石墨的微粉，先將核材料包覆少量炭，經(jīng)過適當(dāng)處理后再經(jīng)過二次包覆，從而形成核外層保護(hù)厚度為0.02-0.4μm(該厚度可用透射電鏡進(jìn)行測量)的含碳化合物并經(jīng)過石墨化處理后形成的殼層，。

具體步驟為：

1、將大顆粒的石墨粉碎成粒徑為2～20μm的微粉，