[發明專利]一種鋰離子電池碳微球負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310053208.5
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103107319A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 蘇發兵;張美菊;王艷紅;翟世輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種鋰離子電池碳微球負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法以炭黑、粘結劑與溶劑混合配制成漿料，噴霧干燥成型后，經高溫處理后得到鋰離子電池碳微球負極材料。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述炭黑選自燈黑、氣黑、爐黑和槽黑中的任意1種或至少2種的混合物；

優選地，所述炭黑粒徑為2~500納米，優選5~300納米，進一步優選5~100納米；

優選地，所述漿料中，炭黑、粘結劑和溶劑的質量比為1:（0.01~1）:（1~20）。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述粘結劑為可溶于水或有機溶劑的具有粘結性能的物質；優選自蔗糖、葡萄糖、玉米淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯蠟、酚醛樹脂、乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇縮丁醛中的任意1種或至少2種的組合；

優選地，所述溶劑選自水、乙醇、乙醚、丙酮、四氫呋喃、苯、甲苯、二甲苯或二甲基甲酰胺中的任意1種或至少2種的組合。

4.如權利要求1~3之一所述的方法，其特征在于，所述高溫處理為進行炭化或石墨化；所述高溫處理優選在固定床、流化床或高溫石墨化爐中進行；

優選地，所述高溫處理的溫度為600~3000℃；所述高溫處理的時間優選為1~24h；

優選地，所述高溫處理在惰性氣氛中進行，所述惰性氣氛優選為氮氣、氦氣、氬氣和二氧化碳中的任意1種或至少2種的組合。

5.如權利要求1~4之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

（1）將炭黑、粘結劑與溶劑按1:（0.01~1）:（1~20）的質量比混合得到漿料；

（2）將步驟（1）得到的漿料噴霧干燥進行成型，得到初始碳微球；

（3）在惰性氣氛下，將步驟（2）得到的初始碳微球，在600~3000℃的條件下高溫處理1~24h。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟（1）所述混合的方式為攪拌混合，所述攪拌混合的溫度優選為20~100℃，進一步優選25~90℃；所述攪拌混合的時間優選為0.5~5h；

優選地，所述噴霧干燥的進口溫度為200~500℃；噴霧干燥出口溫度優選為70~150℃。

7.一種如權利要求1~6之一所述方法制備得到的鋰離子電池碳微球負極材料，其特征在于，所述碳微球負極材料包含由炭黑材料和粘結劑經高溫處理后形成的硬碳材料，在碳微球顆粒內部含有空隙結構；所述孔隙結構的尺寸優選為1~10納米；

優選地，所述碳微球的直徑和顆粒內部的空隙尺寸可控。

8.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池的負極材料為權利要求7所述的碳微球負極材料，所述碳微球負極材料的粒徑優選為0.5-100微米。

9.如權利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池的首周放電容量為520~600mAh/g；首周庫倫效率為76~83%；循環20次之后容量保持率為92%以上；在0.5C和1C大電流放電情況下，充電容量分別達到300~360mAh/g和220~270mAh/g。