[發明專利]環氧樹脂改性石墨的負極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310568586.7
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103647055A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 王維利;范未峰
• 申請（專利權）人: 成都興能新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

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技術領域

?????本發明屬于化學電池領域，尤其涉及一種環氧樹脂改性石墨的負極材料及其制備方法。

背景技術

天然石墨被廣泛用作鋰離子電池的負極材料，但天然石墨與電解液的相容性較差，在嵌／脫鋰過程中易發生石墨層的剝離而導致循環性能下降，因而限制了純天然石墨在鋰離子電池中的應用。

隨著各種小型便攜式電子產品以及電動自行車的廣泛普及和發展，新一代電動汽車（EV）、混合動力汽車（HEV）的商業化開發，對鋰離子電池的能量密度及性能提出了更高的要求。傳統的碳系負極材料在比容量、比能量方面都已經不能滿足下一代新型鋰離子電池負極材料的需要，因此開發新型的碳系負極材料具有極為重要的意義。

發明內容

?一種環氧樹脂改性石墨的負極材料，其特征在于所述負極材料為在天然石墨上利用環氧樹脂進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層。

?優選地，所述的環氧樹脂為有機硅改性環氧樹脂。

?一種環氧樹脂改性石墨的負極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將環氧樹脂與天然石墨按比例混合研磨，壓力成型后得到混合物A；

（2）將混合物A加熱固化，得到混合物B；

（3）將混合物B加熱炭化，得到混合物C；

（4）將混合物C冷卻后，粉碎至粒徑為5~20μm，即得所述的環氧樹脂改性石墨的負極材料。

優選地，步驟（2）中所述的固化包括以下內容：固化溫度為200~250℃，固化時間為1~2h，固化需要在氮氣保護下進行。

優選地，步驟（3）中所述的炭化包括以下內容：炭化溫度為300~700℃，炭化時間為1~5h，炭化需要在氮氣保護下進行。

本發明的有益效果如下：

利用本發明提供的制備方法，將環氧樹脂與天然石墨經過處理后，制得的負極材料的放電容量及首次效率比天然石墨分別提高了16mAh/g和11%;炭化包覆樣品首次效率也提高了10%。石墨化包覆樣品不僅首次效率比天然石墨高，之后的循環效率也比天然石墨高，將近100%，說明石墨經過包覆處理后，改善了天然石墨循環穩定性差的缺陷，這是由于包覆在石墨表面的環氧樹脂炭膜確實起到了阻止大體積溶劑分子共嵌入的作用，使石墨層只在小范圍內可逆地膨脹收縮，而不致迅速塌陷崩潰，從而延長了石墨負極的循環壽命。

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。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

實施例1

????一種環氧樹脂改性石墨的負極材料，其特征在于所述負極材料為在天然石墨上利用環氧樹脂進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，所述的環氧樹脂為有機硅改性環氧樹脂。通過以下步驟制得：

（1）將環氧樹脂與天然石墨按比例混合研磨，壓力成型后得到混合物A；

（2）將混合物A加熱固化，固化溫度為200℃，固化時間為2h，固化需要在氮氣保護下進行，得到混合物B；

（3）將混合物B加熱炭化，炭化溫度為700℃，炭化時間為1h，炭化需要在氮氣保護下進行，得到混合物C；

（4）將混合物C冷卻后，粉碎至粒徑為5~10μm，即得所述的環氧樹脂改性石墨的負極材料。

實施例2

????一種環氧樹脂改性石墨的負極材料，其特征在于所述負極材料為在天然石墨上利用環氧樹脂進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，所述的環氧樹脂為有機硅改性環氧樹脂。通過以下步驟制得：

（1）將環氧樹脂與天然石墨按比例混合研磨，壓力成型后得到混合物A；

（2）將混合物A加熱固化，固化溫度為250℃，固化時間為1h，固化需要在氮氣保護下進行，得到混合物B；

（3）將混合物B加熱炭化，炭化溫度為300℃，炭化時間為5h，炭化需要在氮氣保護下進行，得到混合物C；

（4）將混合物C冷卻后，粉碎至粒徑為10~20μm，即得所述的環氧樹脂改性石墨的負極材料。

實施例3

????一種環氧樹脂改性石墨的負極材料，其特征在于所述負極材料為在天然石墨上利用環氧樹脂進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，所述的環氧樹脂為有機硅改性環氧樹脂。通過以下步驟制得：

（1）將環氧樹脂與天然石墨按比例混合研磨，壓力成型后得到混合物A；