[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110360282.2
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102386383A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑨;胡蘊成;鄭威;梁孜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

1.一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料，其特征在于：所述的核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料由淀粉基硬炭微球以及表面的石墨化層制成，該材料表面經(jīng)過催化石墨化處理形成了石墨化層，而內(nèi)部保持了硬炭結(jié)構(gòu)；該核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的粒徑為2～100μm，在電流為0.1C放電時可逆容量達(dá)到450～520mAh/g，且首次效率達(dá)到了75～87%，在電流為10C放電時可逆容量達(dá)到400～490mAh/g。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

A、制備淀粉基硬炭微球；

B、以過渡金屬的可溶性鹽為催化劑，水或者無水乙醇為溶劑配制質(zhì)量濃度為0.5～30%的催化劑溶液；

C、將步驟A得到的淀粉基炭微球加入到10～20倍體積的步驟B配制的催化劑溶液中，攪拌，浸漬0.2～24h；

D、采用離心、過濾或抽濾的方式將淀粉基炭微球與催化劑溶液分離，將淀粉基炭微球在干燥箱中烘干；

E、將浸漬催化劑并烘干的淀粉基炭微球在惰性氣氛下以0.5～10℃/min的升溫速率升至1000～1500℃進(jìn)行催化石墨化處理1～24h，并在惰性氣氛下冷卻至室溫；

F、將步驟E得到的材料使用酸洗滌3～8次，接著使用去離子水洗滌3～5次，烘干，即得到表面具有石墨化層而內(nèi)部為硬炭結(jié)構(gòu)的鋰電池核殼結(jié)構(gòu)硬炭微球負(fù)極材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：制備淀粉基硬炭微球的方法為：將淀粉加入到加熱爐中，在惰性氣氛下以0.1～10℃/min的升溫速率升至100～300℃進(jìn)行熱處理1～72h，接著以0.5～30℃/min的升溫速率升至700～1500℃對材料進(jìn)行炭化處理0.2～5h，并在惰性氣氛下冷卻至室溫，得到淀粉基炭微球。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的加熱爐為管式爐、箱式爐或者轉(zhuǎn)爐。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：所述的惰性氣氛為氮氣氣氛、氬氣氣氛或者氦氣氣氛。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟B中所述的過渡金屬為鐵、鈷、鎳、釩、鉻或者錳。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟B中所述的可溶性鹽為鹵鹽、硝酸鹽、醋酸鹽或者硫酸鹽。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟C中所述的攪拌是指在20～80℃溫度下以轉(zhuǎn)速100～1500r/min進(jìn)行攪拌。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟D中所述的將炭微球在干燥箱中烘干是指將炭微球在干燥箱中于40～80℃烘干2～10小時。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核殼結(jié)構(gòu)的鋰電池硬炭微球負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟F中所述的用于洗滌的酸為0.1～1mol/L的鹽酸、硝酸或者硫酸。