[發明專利]一種碳-碳復合鋰離子電池負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201110115246.X
• 申請日: 2011-05-05
• 公開（公告）號: CN102208615A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 錢承亮
• 申請（專利權）人: 錢承亮
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其指一種碳-碳復合鋰離子電池負極材料的制備方法。

背景技術

隨著電子技術地不斷發展，尤其是便攜式電子設備以及電動汽車的應用和普及，對于高比能量，長循環使用壽命的鋰離子電池的需求量也大為增加。而鋰離子電池負極材料則是其關鍵技術，其質量如何直接決定鋰電池質量好壞?，F有鋰離子電池一般以石墨做為負極材料，且一般呈鱗片狀，鱗片狀石墨用作鋰離子電池負極材料的不足之處在于石墨層間以較弱的分子間作用力即范德華力結合，充電時，隨著溶劑化鋰離子的嵌入，層與層之間會產生剝離并形成新的表面，有機電解液在新形成的表面上不斷還原分解形成新的SEI膜，既消耗了大量的鋰離子，加大了首次不可逆容量損失，同時由于溶劑化鋰離子的嵌入和脫出會引起石墨顆粒的體積膨脹和收縮，致使顆粒間的通電網路部分中斷，因此循環性能很差。目前，通?？朔陨喜牧先毕莸氖侄问峭ㄟ^對鱗片狀石墨進行形貌整形和表面進行熱解包覆來實現，這樣處理，雖然在一定程度上材料性能有所改善，但是以上的缺陷依然存在，極大地限制了鋰離子電池的應用范圍。

發明內容

本發明針對現有技術之不足和缺陷，提供一種碳碳復合鋰離子電池負極材料的制備方法，所得碳碳復合鋰離子電池負極材料具有高比能量，長循環使用壽命等特點。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明一種碳-碳復合鋰離子電池負極材料的制備方法，依次包括如下步驟：

(1)準備球形石墨；

(2)包覆材料的制備：分別稱取有機軟碳材料和有機硬碳材料，將有機軟碳材料和有機硬碳材料充分混合，并熔化攪拌成膏狀物，冷卻膏狀物，后粉碎成微粒狀，得包覆材料；其中，所述的有機軟碳材料與有機硬碳材料的質量比為100∶10-30；所述的熔化攪拌的溫度為180-220℃；所述的包覆材料的粒徑為2um-6um，粉碎操作在氣流磨中進行。

(3)包覆球形石墨：將步驟(1)所述球形石墨與步驟(2)所述包覆材料進行充分攪拌混合，包覆材料充分附著于球形石墨上形成包覆材料層；其中，所述的球形石墨與包覆材料的質量比為100∶3-12；所述攪拌混合的時間為1-4小時。

(4)形成包覆層：對附著有包覆材料層的球形石墨進行加溫處理，將包覆材料層的有機成分揮發，包覆材料層形成完整包覆層，得半成品材料；其中，所述的加熱處理的溫度為400-600℃，升溫過程時間為1.5-2小時，保溫過程時間為1.5-2小時。

(5)半成品高溫處理：將步驟(4)所得半成品材料經高溫處理，在包覆層表面形成網狀結構以及若干納米孔或納米通道或納米裂紋，得成品材料。其中，所述高溫處理的溫度為3000-3300℃，高溫處理的時間為4-7天。

本發明通過對球形石墨地行表面改性和結構調整，以改性后的球形石墨為形核基體，使用碳-碳材料進行包覆，通過高溫熱處理，使球形石墨表面部分無序化，并且以合金化的碳-碳材料在球形石墨表面形成網架結構，增加表面強度，同時在包覆層上形成若干納米孔或者納米通道等結構，鋰離子在其中的嵌入或者脫嵌不但可以按化學式計量LiC6進行，而且還可以由非化學計量嵌入或者脫嵌，其比容量比大大增加，遠遠超過LiC6的理論值372mAh/g，因此使鋰離子電池的比能量大大增加。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述。

實施例1