[發明專利]一種鋰電池用復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710090141.0
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN108461717A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 王健;李俊峰;王俊會;馬丙吉
• 申請（專利權）人: 天津科潤自動化技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/139
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種鋰電池用復合材料，由以下原料按照重量份組成：碳化硅微粉2?5份、聚碳酸酯15?34份、碳酸氫鈉7?15份、三氯甲烷10?20份、竹纖維2?6份、聚乙烯3?8份、異戊四醇2?10份、石墨烯10?18份、鋁粉4?8份、五水合氯化鈉1.5?4份、乙酸乙酯5?10份和丙烯酰胺1?3份。本發明制備的鋰電池用復合材料首次放電容量為860mAh/g以上，首次放電效率達到了75％以上，1500個循環后的放電容量損失率達到了3.9％以下，電流30C放電容量達到了640mAh/g以上，電流30C放電容量率達到了97.2％以上；本發明提供的鋰電池用復合材料極大的提高了首次放電效率，降低了多次循環后的電容損失率，提升了放電容量，市場前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種電池材料，具體是一種鋰電池用復合材料。

背景技術

鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表鋰離子電池的發展源于上世紀90年代，至今不過20年，在過去的20年是鋰電行業的一次飛躍，隨著各國對環境、新能源的重視，鋰離子電池更會有突飛猛進的發展。

目前所用的鋰電池材料中，由于石墨類負極材料的層狀結構易導致電解液溶劑離子的共嵌入，引起石墨層狀結構的破壞，從而影響石墨負極材料的電化學性能的循環穩定性和庫侖效率。同時，石墨的各向異性結構特征，限制了鋰離子在石墨結構中的自由擴散，制約了石墨負極電化學容量的發揮，同時在多次循環使用后，其電容量的穩定性會變差。因此使得目前的材料很難滿足快速發展的鋰電池對于相應材料的要求，這就為人們的使用帶來了不便。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋰電池用復合材料，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種鋰電池用復合材料，由以下原料按照重量份組成：碳化硅微粉2-5份、聚碳酸酯15-34份、碳酸氫鈉7-15份、三氯甲烷10-20份、竹纖維2-6份、聚乙烯3-8份、異戊四醇2-10份、石墨烯10-18份、鋁粉4-8份、五水合氯化鈉1.5-4份、乙酸乙酯5-10份和丙烯酰胺1-3份。

作為本發明進一步的方案：竹纖維采用竹炭纖維。

作為本發明進一步的方案：鋁粉和碳酸氫鈉的粒度均為50-80目。

所述鋰電池用復合材料的制備方法，具體步驟如下：

步驟一，將聚碳酸酯、碳酸氫鈉、異戊四醇以及三氯甲烷混合常溫下攪拌40-90分鐘，然后脫去三氯甲烷，得到第一混合物；

步驟二，將碳化硅微粉、鋁粉、竹纖維和聚乙烯放入球磨罐中，在惰性氣體的保護氛圍下球磨4-6小時，得到第二混合物；

步驟三，將石墨烯、五水合氯化鈉和乙酸乙酯混合，加入丙烯酰胺，在40-50℃下攪拌60-100分鐘后，脫去乙酸乙酯，得到第三混合物；

步驟四，將第一混合物、第二混合物和第三混合物混合，在惰性氣體氛圍下，升溫炭化，然后自然冷卻至室溫，將固體殘渣用堿性溶液洗滌，然后再使用去離子水清洗干凈，真空條件下烘干，即可得到成品。

作為本發明進一步的方案：球磨罐采用聚氨酯磨罐，磨球為天然瑪瑙，球磨介質采用無水乙醇，球料重量比為6-8:1。

作為本發明進一步的方案：惰性氣體采用氬氣、氦氣或者氮氣中的一種，升溫炭化過程為以12-20℃/分鐘的速度升溫至750-900℃，然后保持90-180分鐘。