[發明專利]動力鋰離子電池負極材料制備方法

有效

• 申請號: 201210309702.9
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102800852A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 雷鐵軍;梁育政
• 申請（專利權）人: 湖南德天新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 益陽市銀城專利事務所 43107
• 代理人: 舒斌

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，具體地說是一種鋰離子電池負極材料，特別是涉及一種動力鋰離子電池負極材料制備方法。

背景技術

自從1990年日本Sony公司率先研制成功鋰離子電池并將其商品化以來，鋰離子電池已廣泛地應用于民用及軍用的各個領域。隨著各種便攜式電子設備及電動汽車的廣泛應用和快速發展，對其動力系統——化學電源的需求急劇增長。鋰離子電池以其高容量、高電壓、高循環穩定性、高能量密度、無環境污染等優異的性能倍受青睞，被稱為21?世紀的綠色能源和主導電源，具有廣泛的民用和國防應用前景，其應用領域正不斷擴大，不僅已經廣泛而成功地應用于各種便攜式電子產品，最近又開始向動力電池方向發展。

動力電池要求具有比能量高、比功率大、自放電少、工作溫度范圍寬、使用壽命長和安全可靠等。按照電動汽車的分類，完全由電池驅動的純電動汽車（EV）應采用容量大、比能量高的高能型動力電池，而以電池為輔助能源的混合電動汽車（HEV）應采用比功率高的高功率型動力電池。

鋰離子動力電池的負極材料一般為碳負極，充電時鋰離子嵌入碳化合物，其化學組成常用LixC6（0＜X＜1）表示，石油焦炭（PC）、中間相碳微球（MCMB）、碳纖維（CF）、硬碳和石墨等是常見的碳負極材料。目前，動力電池的負極材料一般采用中間相碳微球、石墨、和硬碳。中間相碳微球由于其復雜的工藝和技術的特殊性，產品雖然具備良好的循環性能和大倍率充放電性能，然而其高昂的生產成本導致其價格居高不下；硬碳材料被譽為最有應用前景的鋰離子動力負極材料，理論上具有高克容量、長循環性能、優異的大倍率充放電性能，然而在實際應用中，其首次效率較低，因此作為動力鋰離子負極材料，硬碳材料的改性仍然是業內研究的一個比較主流的方向。目前在鋰離子動力電池的負極材料中應用最為成熟的是石墨改性材料。通過人造石墨改性、天然人造石墨復合改性等方式，使得石墨作為動力負極材料的電性能有較大的提高，循環性能充放電500周容量保持80﹪以上，大電流10C～30C的石墨材料在市場上較為成熟和常見，而開發循環性能更好、倍率性能更高的石墨負極材料成為行業內一個新的課題。

文獻1：公開號為CN101529624A的專利申請公開了一種用于鋰離子二次電池的負極材料及其制造方法，所述負極材料由具有核/殼結構的復合顆粒組成，具有良好的倍率特征、高可逆容量以及高初始效率。采用無定形碳粉末經由粘合劑瀝青的碳化物覆蓋石墨粉末的表面而制備。由于無定形碳直接粘附在石墨顆粒的外表面上，即增加了鋰離子嵌入、脫出的通道，從而實現了可以大電流充放電的效果，然而無定形碳顆粒通常具有較大的比表面，其所得的材料“比表面為3m²/g至7m²/g”，也就意味著該材料的在首次充放電形成SEI膜時需消耗相當量的鋰離子，其仍存在較大的不可逆容量。

文獻2：CN1851963A的專利申請公開了一種鋰離子電池復合碳負極材料及其制備方法，它由天然石墨微粉、人造石墨微粉或天然石墨微粉與人造石墨微粉通過粘結劑組合或結合的復合石墨顆粒，石墨晶體的六角碳層隨機排列，顆粒內部包含有納米或亞微米孔洞，其制備方法包括混合造粒、擠壓成型、碳化處理或石墨化處理、加熱降溫、粉碎。由于其采用的是石墨微粉混合造粒，石墨添加粘結劑后經過擠壓成型和高溫碳化、石墨化，所得的成型料通常為硬度較大、內部結構統一的大塊料，必然需要強力粉碎，強力粉碎一定程度上會對材料顆粒表面的微觀形貌、晶體結構等形成破壞，從而造成電性能上的損失。

文獻3：公開號為CN1885598A公開了一種鋰離子動力電池復合碳負極材料及其制備方法，其在制備工藝上與文獻2基本相同，因此，其也存在相同的問題，即在材料晶體結構、表面微觀結構形成后，再進行破碎工藝從而導致對材料顆粒表面的破壞，而影響其電性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有優異的循環性能和大倍率放電性能的動力鋰離子電池負極材料制備方法。

本發明是采用如下技術方案實現其發明目的的，一種動力鋰離子電池負極材料制備方法，它包括以下步驟：

⑴加料：以重量計，按主體材料:分散材料:粘結材料=1:0.1～0.5:0.1～1的比例將主體材料、分散材料、粘結材料加入攪拌釜中攪拌，使原料固體顆粒之間混合充分均勻；所述的主體材料為粒度中位徑≤7μm的無定形碳粉；所述的分散材料為粒度中位徑為8μm～13μm的石墨粉；所述的粘結材料為粒度中位徑≤5μm、碳含量≥50﹪的瀝青粉或樹脂粉或其混合物；