[發(fā)明專利]電極負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110258926.7
• 申請日: 2011-09-03
• 公開（公告）號: CN102299307A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳敏;閆慧青;鄧明華;黃友元
• 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: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/133;H01M4/1393
• 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

1.一種電極負(fù)極材料，由基體和包覆它的包覆層組成復(fù)合材料，其特征在于：

所述基體為含碳量在99.9％以上的石墨類材料，形狀為球形、長短軸比為1.0～4.5的類球形塊狀和片狀的一種以上，基體含有納米微孔或納米孔隙，納米微孔或納米孔隙的尺寸為10～500nm，孔隙率在0.5～20％，真實(shí)密度為2.0～2.26g/cm³；所述包覆層為非石墨碳材料，包覆層的質(zhì)量為基體質(zhì)量的大于0至20％；所述復(fù)合材料的平均粒度D₅₀為3.0～50.0μm，比表面積為1.0～20.0m²/g，復(fù)合材料粉體壓實(shí)密度為1.50～2.15g/cm³；所述石墨類材料為天然晶質(zhì)石墨、天然隱晶質(zhì)石墨、天然結(jié)晶脈狀石墨、人造石墨、碳微球和導(dǎo)電石墨的一種以上；所述非石墨碳材料是易石墨化的軟碳、有機(jī)物熱解炭或氣相沉積碳；所述易石墨化的軟碳是軟化點(diǎn)30～300℃的煤瀝青、石油瀝青、煤焦油、石油工業(yè)重質(zhì)油和重質(zhì)芳香烴中的一種以上；所述有機(jī)物是高分子聚合物聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、聚偏氟乙烯、丙烯酸樹脂和聚丙烯腈中的一種以上，或高分子導(dǎo)電聚合物為聚噻吩，聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚并苯，聚噬吩、聚苯撐、聚苯撐乙烯和聚雙炔中的一種以上。

2.一種電極負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：一、氧化和/或還原處理石墨類材料，將石墨類材料以0.1～100℃/min的速度升溫，同時(shí)以0.05～10m³/h的流量通入氧化/還原氣體或氧化/還原氣體與惰性氣體的混合氣體，溫度達(dá)到100～1000℃；所述石墨類材料為天然晶質(zhì)石墨、天然隱晶質(zhì)石墨、天然結(jié)晶脈狀石墨、人造石墨、碳微球和導(dǎo)電石墨的一種以上；二、降溫至100℃以下，停止通入氧化/還原氣體或氧化/還原氣體與惰性氣體的混合氣體；三、以氧化/還原處理后的石墨類材料為石墨基體，進(jìn)行固相包覆易石墨化的軟碳或液相包覆有機(jī)物熱解炭，熱解成非石墨碳材料，得到電極負(fù)極材料，包覆層的質(zhì)量為石墨基體質(zhì)量的大于0至20％；易石墨化的軟碳是軟化點(diǎn)30～300℃的煤瀝青、石油瀝青、煤焦油、石油工業(yè)重質(zhì)油和重質(zhì)芳香烴中的一種以上；所述有機(jī)物是高分子聚合物聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、聚偏氟乙烯、丙烯酸樹脂和聚丙烯腈中的一種以上，或高分子導(dǎo)電聚合物為聚噻吩，聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚并苯，聚噬吩、聚苯撐、聚苯撐乙烯和聚雙炔中的一種以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：對所述電極負(fù)極材料采用100℃以下加熱或真空干燥方法使電極負(fù)極材料水分含量在0.1％以下。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：對所述電極負(fù)極材料干燥后進(jìn)行篩分進(jìn)行除磁，除磁1～20次，磁感應(yīng)強(qiáng)度為3000～30000Gs，處理溫度為10～80℃，電磁錘打擊頻率為3～180次/秒，然后進(jìn)行篩分，得到平均粒度D₅₀為3.0～50.0μm的電極負(fù)極材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述氧化/還原處理石墨類材料時(shí)，以大于0至20rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)氧化/還原石墨類材料的爐腔。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述氧化/還原處理石墨類材料時(shí)，溫度達(dá)到100～1000℃時(shí)，保溫大于0至6h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述降溫采用在爐壁和爐壁內(nèi)的導(dǎo)熱層之間通入壓縮空氣的方式或爐內(nèi)自然降溫的方式。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述固相包覆的包覆材料為石墨基體質(zhì)量的1～20％，混合速度為100～500r/min，混合包覆5～180min，或融合轉(zhuǎn)速500～3000r/min，間隙為0.01～1.0cm，融合溫度為20～80℃，融合包覆10～200min，自然降溫至室溫。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述液相包覆，將石墨基體與石墨基體質(zhì)量0.1～20％的可溶性有機(jī)物液相混合，以2000～8000r/min的速度混合攪拌10～120min，所述液相混合用溶劑是水或有機(jī)溶劑，溶劑的質(zhì)量是石墨基體質(zhì)量的0.8～2.0倍，混合溫度為10～90℃，在80～300℃條件下，烘干處理1-30h。

10.一種電極負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：一、氧化和/或還原處理石墨類材料，將石墨類材料以0.1～100℃/min的速度升溫，同時(shí)以0.05～10m³/h的流量通入氧化/還原氣體或氧化/還原氣體與惰性氣體的混合氣體，溫度達(dá)到100～1000℃，保溫大于0至6h；二、氣相包覆，通入含碳性的氣體，通入量為0.05-15m³/h，保持0.1-5h后爐內(nèi)降溫至100℃以下，停止通入氧化/還原氣體或氧化/還原氣體與惰性氣體的混合氣體；所述含碳性的氣體為甲烷、乙炔、乙烯、CO₂、天然氣、液化石油氣、苯和噻吩中的一種以上。