[發(fā)明專利]鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010246294.8
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN101916856A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳敏;閆慧青;黃東;鄧明華
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): H01M4/38;H01M4/133;H01M4/1393;C01B31/02
• 代理公司: 深圳市中知專利商標(biāo)代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池負(fù)極材料及其制備方法，特別是一種軟碳類負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

由于日益緊迫的能源安全與環(huán)境保護(hù)壓力，國際上許多發(fā)達(dá)國家競相開發(fā)綠色能源產(chǎn)品，其中以儲(chǔ)能電源為代表的電源領(lǐng)域發(fā)展尤為迅速。作為儲(chǔ)能電源材料的發(fā)展也很重要。現(xiàn)在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的鋰離子電池負(fù)極材料是石墨類材料，其容量只有372mAh/g，且由于石墨類材料特有的層狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致有限次的循環(huán)穩(wěn)定性，以及石墨類材料對(duì)電解液也有高度敏感性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料及其制備方法，要解決的技術(shù)問題是提高電池的大倍率充放電性能，尤其是大倍率下的充電性能，同時(shí)兼?zhèn)鋬?yōu)良的循環(huán)性能。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料，采用加入催化劑的瀝青，經(jīng)500～1300℃碳化處理得到；采用的催化劑為瀝青的0.1～10wt％；所述瀝青為軟化點(diǎn)45～110℃的煤瀝青、石油瀝青、煤焦油、石油工業(yè)重油和重質(zhì)芳香烴中的一種以上，重質(zhì)芳香烴是密度為0.97～1.0g/cm³的芳香烴類物質(zhì)萘、苊、芴、菲、蒽及其衍生物甲基萘、苊烯、苯并芴、苯并氧芴、苯并菲、硫雜芴、熒蒽、1，2-苯并蒽；所述催化劑是鋁、鐵、鎳、鈷的硝酸鹽一種以上，或鋁、鐵、鎳、鈷的有機(jī)化合物異丙醇鋁、二乙酸鋁、草酸鋁、草酸鋁、草酸亞鐵、檸檬酸鐵、環(huán)戊二烯基二羰基鐵、乙酸鎳、氨基磺酸鎳、乙酸鈷和草酸鈷中的一種以上，或鋁、鐵、鎳、鈷的氯化物、溴化物和氟化物中的一種以上。

本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)是由0.6～15nm的晶粒無序堆積而成，負(fù)極材料的平均粒度1.0～35.0μm，比表面積為：0.5～8.0m²/g。

本發(fā)明的鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料磁性物質(zhì)Fe、Cr、Ni和Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和小于0.1ppm，陰離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為F^-≤30ppm、Cl^-≤50ppm、NO₃^-≤30ppm、SO₄^2-≤50ppm，pH值為4.0～9.0，微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Fe≤20ppm，Cu≤10ppm，Ni≤5ppm，Cr≤5ppm，Al≤20ppm。

一種鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：一、室溫下將占瀝青0.1～10wt％的催化劑加入到瀝青中，以3～20℃/min的升溫速度到100～160℃溫度，以60～100轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5～20h，再以3～20℃/min的升溫速度到200～350℃，恒溫1～5小時(shí)，自然降溫至室溫；所述瀝青為軟化點(diǎn)為45～110℃的煤瀝青、石油瀝青、煤焦油、石油工業(yè)重油和重質(zhì)芳香烴中的一種以上，重質(zhì)芳香烴是密度為0.97～1.0g/cm³的芳香烴類物質(zhì)萘、苊、芴、菲、蒽及其衍生物甲基萘、苊烯、苯并芴、苯并氧芴、苯并菲、硫雜芴、熒蒽、1，2-苯并蒽；所述催化劑是鋁、鐵、鎳、鈷的硝酸鹽一種以上，或鋁、鐵、鎳、鈷的有機(jī)化合物異丙醇鋁、二乙酸鋁、草酸鋁、草酸鋁、草酸亞鐵、檸檬酸鐵、環(huán)戊二烯基二羰基鐵、乙酸鎳、氨基磺酸鎳、乙酸鈷和草酸鈷中的一種以上，或鋁、鐵、鎳、鈷的氯化物、溴化物和氟化物中的一種以上；二、以0.1～10℃/min的升溫速率到350～500℃，恒溫0.5～10小時(shí)，自然降溫到室溫，得到含有中間相的球形初級(jí)品；三、將中間相球形初級(jí)品與有機(jī)溶劑按質(zhì)量比為1∶1～5混合，以3～20℃/min的升溫速度加熱到100～160℃，并以60～100轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5～2小時(shí)，抽濾，用甲苯、吡啶或四氫呋喃抽提，將抽提干凈的中間相炭微球用丙酮或乙醇洗滌，將清洗干凈的中間相炭微球置于80～120℃，烘烤6～10小時(shí)，得到軟碳類中間相炭微球的前驅(qū)體；所述有機(jī)溶劑是喹啉、吡啶、四氫呋喃、甲苯，煤焦油或石油蒸餾出來的餾程在100～300℃的輕組分；四、將軟碳類中間相炭微球前驅(qū)體以0.5～20℃/min的升溫速率到500～1300℃，碳化處理1～50h，爐內(nèi)自然冷卻至室溫，得到鋰離子動(dòng)力與儲(chǔ)能電池用負(fù)極材料。

本發(fā)明的方法室溫下將占瀝青0.1～10wt％的催化劑加入到瀝青中，以3～20℃/min的升溫速度到150℃，以80轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速攪拌0.5～20h，再以3～20℃/min的升溫速度到200～350℃，恒溫1～5小時(shí)，自然降溫至室溫。