[發明專利]一種用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法

有效

• 申請號: 201210203616.X
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102694174A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 胡曉斌;李洪濤;楊遂運
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;平頂山市東方碳素有限公司
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M4/1393;C01B31/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術領域

本發明涉及一種石墨的活化處理方法，尤其是涉及一種用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法。

背景技術

石墨可作為鋰離子電池的負極材料，石墨負極在電池循環過程中，溶劑會共插入石墨層間，形成固態電解質膜，這個過曾會造成石墨體積膨脹，從而使石墨產生剝離現象，石墨材料不斷粉化，容量會不斷減小。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種改善石墨負極循環性能的用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法，包括以下步驟：

(1)將石墨分散到乙醇中，超聲使其分散均勻，然后加入過氧化氫，得到石墨溶液；

(2)將硫酸亞鐵溶于去離子水中，然后加入到石墨溶液中，得到混合溶液；

(3)將混合溶液用稀硫酸調節pH值至2～3之間；

(4)將混合溶液在120℃～100℃油浴條件下，控制攪拌速度為700rpm攪拌反應1小時，過濾，水洗2～3次；

(5)用稀鹽酸浸泡石墨混合溶液以溶解其中的鐵，過濾后水洗至不再有Cl-析出，即完成對石墨的活化處理。

步驟(1)中所述的石墨在乙醇中分散的濃度為2g/5-10ml。

步驟(1)中所述的過氧化氫的質量分數為30％。

步驟(1)中加入的石墨與過氧化氫的重量比為2∶4-13.33。

步驟(2)中所述的硫酸亞鐵為質量分數99％以上的七水合硫酸亞鐵，硫酸亞鐵在去離子水中的濃度為0.08～0.17g/ml。

步驟(3)中所述的稀硫酸的質量分數為0.3％。

與現有技術相比，本發明采用乙醇作為溶劑，石墨在水中分散性較差，加入乙醇可改善石墨在試劑中的分散性，使石墨的活化效果均勻。過氧化氫是一種氧化劑，氧化石墨表面，使石墨表面的石墨化程度降低，晶粒較小，無定形增強。硫酸亞鐵可與過氧化氫反應，反應過程中生成羥基自由基，羥基自由基有很強的氧化性。稀硫酸用于調節PH至2～3之間，更有利于羥基自由基的生成。本發明提供石墨活化處理方法使石墨表面無定性化，有利于生成穩定的固態電解質膜，減少石墨的粉化現象，增強石墨的循環性及首次可逆容量。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法，包括以下步驟：

(1)將2g石墨分散到5ml乙醇中，超聲使其分散均勻，加入4g過氧化氫。將3.27g硫酸亞鐵溶于30ml去離子水中，加入到石墨溶液中；

(2)將上述混合溶液用3ml稀硫酸調節PH值至2之間；

(3)將上訴混合溶液在120℃油浴條件下，700轉/分鐘攪拌下加熱，1小時后，過濾，水洗3次；

(4)用稀鹽酸侵泡上述產物，溶解出石墨中的鐵，過濾，水洗至不再有Cl^-析出，即完成對石墨的活化處理。

實施例2

一種用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法，包括以下步驟：

(1)將2g石墨分散到6ml乙醇中，超聲使其分散均勻，加入13.33g過氧化氫。將3.27g硫酸亞鐵溶于40mL去離子水中，加入到石墨溶液中；

(2)將上述混合溶液用4ml稀硫酸調節PH值至2之間；

(3)將上訴混合溶液在120℃油浴條件下，700轉/分鐘攪拌下加熱，1小時后，過濾，水洗2次；

(4)用稀鹽酸侵泡上述產物，溶解出石墨中的鐵，過濾，水洗至不再有Cl^-析出，即完成對石墨的活化處理。

實施例3

一種用于鋰離子負極的石墨的活化處理方法，包括以下步驟：

(1)將2g石墨分散到5ml乙醇中，超聲使其分散均勻，然后加入4g過氧化氫，其質量分數為30％，得到石墨溶液；

(2)將質量分數99％以上的七水合硫酸亞鐵溶于去離子水中，硫酸亞鐵的濃度為0.08g/ml，然后加入到石墨溶液中，得到混合溶液；

(3)將混合溶液用質量分數為0.3％的稀硫酸調節pH值至2；

(4)將混合溶液在120℃油浴條件下，控制攪拌速度為700rpm攪拌反應1小時，過濾，水洗2次；

(5)用稀鹽酸浸泡石墨混合溶液以溶解其中的鐵，過濾后水洗至不再有Cl^-析出，即完成對石墨的活化處理。

實施例4