[發明專利]一種摻有石墨尾礦的復合負極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710814170.7
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107665991B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 吳磊
• 申請（專利權）人: 安徽德亞電池有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市元璟知識產權代理事務所(普通合伙) 34179
• 代理人: 司志紅

本發明公開了一種摻有石墨尾礦的復合負極材料及其制備方法和應用，將石墨尾礦粉碎、與水合肼溶液混合，加熱攪拌、過濾取沉淀物；向沉淀物中加入六次甲基四胺溶液加熱攪拌；再加入檸檬酸加熱攪拌，再經抽濾、洗滌、干燥、煅燒、冷卻后得到混合物B；將混合物B與N?異丙基丙烯酰胺、AG?80環氧樹脂、石墨混合攪拌、煅燒即得。本發明制得的復合負極材料具有良好的電化學性能，能提高鋰離子電池的可逆比容量、充放電效率、循環性能穩定及倍率性能；還能對石墨尾礦再次利用，而且效果極為顯著，制備工藝簡單，操作方便，原料來源廣泛，成本低，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，具體是一種摻有石墨尾礦的復合負極材料及其制備方法和應用。

背景技術

與傳統的鉛酸、鎳鎘二次電池相比，鋰離子電池具有工作電壓高、比能量高、工作溫度范圍寬、放電平穩、循環壽命長、無記憶效應等優點，因此其作為一種新型儲能電源廣泛應用于通信設備、電動工具、航空航天等領域。目前，隨著技術的不斷進步，人們對鋰離子電池提出了更高的要求，具有高能量密度、高倍率性能、長循環壽命、高安全系數等性能的鋰離子電池逐漸成為人們的研究熱點。

目前石墨是主要的商品化的鋰離子電池炭負極材料。石墨372mAh g^-1的理論比容量大大限制其未來的廣泛應用，雖然現有采用石墨烯等具有一定的進展，但是石墨烯成本太高。而石墨尾礦成本低，占用大量地表，使土地受到破壞，也極易發生滑坡、泥石流事故，但是石墨尾礦在電池中的效果太差，不能達到如同石墨那般的效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻有石墨尾礦的復合負極材料及其制備方法和應用，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：

一種摻有石墨尾礦的復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將水合肼與其質量7-8倍的去離子水混合，制得水合肼溶液；將六次甲基四胺與其質量2-3倍的去離子水混合，制得六次甲基四胺溶液；

2)將石墨尾礦粉碎、過100-150目篩，然后與其質量2.5-3倍的水合肼溶液混合，升溫至58-60℃并在該溫度下攪拌處理40-50min，過濾去除濾液，取沉淀物；然后向沉淀物中加入其質量1.2-1.4倍的六次甲基四胺溶液，升溫至65-68℃并在該溫度下攪拌處理 50-60min；然后再加入檸檬酸，加熱至78-80℃，并在該溫度下攪拌處理45-50min，再經抽濾、洗滌、干燥制得混合物A；其中檸檬酸與石墨尾礦的質量比為1-5:15-25；

3)將混合物A在保護氣氛中、400-450℃的溫度下煅燒3-4h，冷卻后得到混合物B；

4)將混合物B與N-異丙基丙烯酰胺、AG-80環氧樹脂、石墨混合攪拌4-5h，制得混合物C；混合物B與N-異丙基丙烯酰胺、AG-80環氧樹脂、石墨的質量比為3-7:1:1-2:5-9；

5)將混合物C在保護氣氛中、480-500℃的溫度下煅燒3-5h即得。

作為本發明進一步的方案：保護氣氛選自氦氣、氮氣、氬氣中的一種。

作為本發明進一步的方案：步驟2)中，將石墨尾礦粉碎、過100-150目篩，然后與其質量2.8倍的水合肼溶液混合。

作為本發明進一步的方案：步驟2)中，向沉淀物中加入其質量1.3倍的六次甲基四胺溶液。

作為本發明進一步的方案：步驟2)中，檸檬酸與石墨尾礦的質量比為2-3:18-22。

作為本發明進一步的方案：步驟4)中，攪拌轉速為600-700r/min。

作為本發明進一步的方案：步驟4)中，混合物B與N-異丙基丙烯酰胺、AG-80環氧樹脂、石墨的質量比為4-6:1:1.5:6-8。