[發明專利]鋰離子電池用正、負極材料及其改性方法

有效

• 申請號: 201010299811.8
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101969112A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 吳其修;張萬紅
• 申請（專利權）人: 湛江市聚鑫新能源有限公司;張萬紅
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/1393
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

1.一種鋰離子電池用正、負極材料，所述鋰離子電池用正、負極材料具有球狀、類球型、橢圓或塊狀微觀結構，其特征在于：所述球狀、類球型、橢圓或塊狀表面包覆有一層網狀結構的碳納米管或納米碳纖維，負極材料的包覆層厚度為1～400nm，正極材料的包覆量為電極材料的0.5～5％。

2.根據權利要求2所述的鋰離子電池用正、負極材料，其特征在于：所述鋰離子電池用正、負極材料粒度為5～30μm。

3.根據權利要求2所述的鋰離子電池用正、負極材料，其特征在于：所述負極石墨材料的放電容量為340～380mAh/g，晶體層間距在0.336～0.346nm之間。

4.一種鋰離子電池用正、負極材料的改性方法，包括以下步驟：一、將電極材料與催化劑按質量比100∶0.1～5機械混合后，放入加熱反應裝置中，通以碳源氣體，并通以保護性氣體作為載源氣體，以0.2～10℃/分鐘的升溫速度升到400～900℃之后保溫1～72小時，生成碳納米管或納米碳纖維，形成電極材料、催化劑與碳納米管或納米碳纖維的混合物；所述電極材料包括正極材料和負極材料，其形狀為球狀、類球型、橢圓或塊狀，正極材料為磷酸系正極材料、硅酸系正極材料、過渡族金屬及其衍生物正極材料，負極材料為石墨類或非石墨類負極材料；所述催化劑為鐵、鐵氧化物、鈷、鈷氧化物、鎳、鎳氧化物、二茂鐵或泡沫鎳；所述碳源氣體為甲烷、乙烷、乙烯、乙炔或二甲苯；所述保護性氣體為氮氣、氦氣或氬氣；二、把電極材料、催化劑與碳納米管或納米碳纖維的混合物冷卻后與氧化劑按照1∶1～100的質量比加入反應釜中，加水攪拌均勻使其成糊狀物；所述氧化劑是高氯酸鉀、重鉻酸鉀、濃硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、過硫酸鈉和氫氟酸中任兩種或三種的混合物；三、將糊狀物以0.2～10℃/分鐘的加熱速度加熱到50～400℃的溫度下反應1～20小時，制得電極材料表面包覆有一層網狀結構的碳納米管或納米碳纖維材料。

5.根據權利要求4所述的鋰離子電池用正、負極材料的改性方法，其特征在于：所述電極材料表面包覆有一層網狀結構的碳納米管或納米碳纖維材料經過冷卻、洗滌、分離、烘干、篩分。

6.根據權利要求5所述的鋰離子電池用正、負極材料的改性方法，其特征在于：所述碳源氣體和保護性氣體的體積比為0.1～10∶1。

7.根據權利要求6所述的鋰離子電池用正、負極材料的改性方法，其特征在于：所述加熱反應裝置為管式爐、馬弗爐或回轉爐，所述機械混合方式采用濕法攪拌磨、行星式球磨機或滾筒球磨，機械混合材質為不銹鋼、瑪瑙和氧化鋯中的一種或兩種的混合材質。

8.一種鋰離子電池用正、負極材料的改性方法，包括以下步驟：一、配置質量濃度為0.1～30％的分散劑溶液，將碳納米管或納米碳纖維加入其中，碳納米管或納米碳纖維占分散劑溶液的質量濃度為1～10％，分散處理1～100小時，得到碳納米管或納米碳纖維分散液；所述分散劑是乙醇、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化氨、聚丙烯酸、壬基苯氧基聚氧乙烯乙醇類表面活性劑和乙二醇中的一種以上的混合物；二、將電極材料，其與碳納米管或納米碳纖維的質量比為100∶0.5～5，放入分散液中分散處理1～20小時后干燥，得到表面包覆有一層網狀結構的碳納米管或納米碳纖維的電極材料；所述電極材料包括正極材料和負極材料，其形狀為球狀、類球型、橢圓或塊狀，正極材料為磷酸系正極材料、硅酸系正極材料、過渡族金屬及其衍生物正極材料，負極材料為石墨類或非石墨類負極材料。

9.根據權利要求8所述的鋰離子電池用正、負極材料的改性方法，其特征在于：所述電極材料表面包覆有一層網狀結構的碳納米管或納米碳纖維材經干燥、篩分。

10.根據權利要求9所述的鋰離子電池用正、負極材料的改性方法：其特征在于：所述的分散處理采用超聲設備、高速攪拌機和乳化設備其中的一種或兩種以上組合使用。