[發(fā)明專利]鋰離子電池用石墨負(fù)極材料、其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610260687.1
• 申請(qǐng)日: 2016-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN107305943B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫春葉;盧威;吳曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用石墨負(fù)極材料及其制備方法與應(yīng)用。所述石墨負(fù)極材料包括作為基體的石墨和形成于基體表面的包覆層，所述包覆層的材質(zhì)包括有機(jī)小分子或者有機(jī)小分子及導(dǎo)電聚合物。本發(fā)明的鋰離子電池用石墨負(fù)極材料可以大幅改善鋰離子電池負(fù)極材料SEI層的性能，有效減少快速放電時(shí)的電解液消耗，提高電解液與石墨界面的穩(wěn)定性，同時(shí)也能改善電子和鋰離子的導(dǎo)電性，有效地提高石墨負(fù)極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，具有極大的商業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用石墨負(fù)極材料、其制備方法與應(yīng)用，屬于新能源材料領(lǐng)域，尤其是鋰離子電池材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著消費(fèi)類電子設(shè)備與電動(dòng)汽車的發(fā)展，鋰離子電池的快速充電越來(lái)越受到人們的關(guān)注。而快速充電帶來(lái)的問題就是電池的容量和循環(huán)穩(wěn)定性快速下降，使用壽命明顯降低。其中一個(gè)重要的原因就是負(fù)極表面的SEI層在快速充電過程中會(huì)變得非常不穩(wěn)定，使得電解液不斷地在石墨表面分解并導(dǎo)致了更厚的SEI層形成，進(jìn)而降低了鋰離子的快速遷移和擴(kuò)散。因此提高SEI層在快速充電過程中的穩(wěn)定性及離子電導(dǎo)可以改善鋰離子電池在快速充電過程中的容量和循環(huán)穩(wěn)定性下降的問題。石墨類材料作為目前應(yīng)用最廣泛地負(fù)極材料，因此改善其表面SEI層的性能對(duì)鋰離子電池的性能提升及應(yīng)用有非常重要的作用。

目前，提升石墨負(fù)極快速放電性能比較有效的辦法是超濃縮電解液和石墨插層化合物。但成本和安全性問題制約了其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。為了改善SEI層的性能，聚合物或無(wú)機(jī)物包覆在石墨表面的均已被報(bào)道可以提高石墨負(fù)極的快速充電時(shí)的容量。然而，關(guān)于通過改變SEI層的結(jié)構(gòu)或組成來(lái)提高石墨負(fù)極的快速放電性能的報(bào)道卻很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池用石墨負(fù)極材料、其制備方法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種鋰離子電池用石墨負(fù)極材料，其包括作為基體的石墨和形成于基體表面的包覆層，所述包覆層的材質(zhì)包括有機(jī)小分子或者有機(jī)小分子與導(dǎo)電聚合物。

進(jìn)一步的，所述包覆層包括由有機(jī)小分子形成的包覆層。

進(jìn)一步的，所述包覆層包括由有機(jī)小分子和導(dǎo)電聚合物形成的包覆層。

進(jìn)一步的，所述包覆層可以包括：

形成于基體表面的第一包覆層，所述第一包覆層由有機(jī)小分子組成；

以及，形成于所述第一包覆層表面的第二包覆層，所述第二包覆層由導(dǎo)電聚合物組成。

本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種鋰離子電池用石墨負(fù)極材料的制備方法，其包括：將包含包覆材料和/或包覆材料前體的溶液覆設(shè)于作為基體的石墨表面，使包覆材料于石墨表面聚集形成包覆層或使包覆材料前體于石墨表面原位聚合形成包覆層，從而獲得所述負(fù)極材料。

本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種鋰離子電池用石墨負(fù)極材料的制備方法，其包括：將石墨浸入包含有機(jī)小分子的溶液，之后烘干，從而于石墨表面形成第一包覆層；

將表面形成有的第一包覆層的石墨浸入包含導(dǎo)電聚合物前體的溶液，使導(dǎo)電聚合物前體于石墨表面原位聚合形成第二包覆層，從而獲得所述負(fù)極材料。

本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種鋰離子電池，包括上述的鋰離子電池用石墨負(fù)極材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：

(1)提供的鋰離子電池用石墨負(fù)極材料包括作為基體的石墨和基體表面的包覆層，該包覆層改善了電池負(fù)極材料SEI層的性能，有效的減少了快速放電時(shí)的電解液消耗，提高了電解液與石墨界面的穩(wěn)定性，同時(shí)也改善了電子和鋰離子的導(dǎo)電性，有效地提高了石墨負(fù)極的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，具有極大的商業(yè)應(yīng)用前景。