[發明專利]一種石墨復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711125414.7
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107959010B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 趙曉鋒;李利淼;高嬌陽;宋文鋒;懷永建
• 申請（專利權）人: 中航鋰電（洛陽）有限公司;中航鋰電技術研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛

本發明涉及一種石墨復合材料及其制備方法，屬于鋰離子電池負極活性材料的制備技術領域。本發明的石墨復合材料的制備方法，包括以下步驟：1)將多孔碳材料、導電劑、無機鋰化合物和粘結劑加入溶劑中分散均勻，得到復合漿料；2)將石墨加入復合漿料中混合均勻，然后固液分離，固體在惰性氣體保護下于500～800℃燒結1～5h，多孔炭包覆石墨材料，即得。本發明的石墨復合材料的制備方法，能夠在石墨外形成多孔炭包覆層，能夠增大材料的壓實密度，增強材料的穩定性；通過摻入無機鋰化合物，能夠得到含有無機鋰化合物的包覆層，能夠補充因鋰離子電池充放電過程中形成SEI膜時消耗的鋰離子，提高材料的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明涉及一種石墨復合材料及其制備方法，屬于鋰離子電池負極活性材料的制備技術領域。

背景技術

鋰離子電池以其能量密度高、循環壽命好及其環境友好等特點，被廣泛應用于電動汽車及等領域，石墨材料以其較低的鋰嵌入/脫嵌電位、合適的可逆容量且資源豐富、價格低廉等優點，成為比較理想的鋰離子電池負極材料，但同時其首次充放電效率低、循環性能差、對電解液選擇性高的缺點又限制了石墨材料的應用。

為了解決石墨材料的上述缺點，人們通過各種方法對石墨進行改性處理，目前通常采用的是碳包覆法。在石墨外層包覆一層無定型碳制成具有“核殼”結構的碳復合材料，避免了溶劑與石墨的直接接觸，阻止因溶劑分子的共嵌入導致的石墨層狀玻璃，既可以使溶劑的選擇種類增多，又保留了石墨的高可逆性容量和低電位平臺等特征，同時又具有無定型碳材料與溶劑相容性及大電流性能好的特征。1995年Kuribayashi等提出用樹脂包覆石墨的“核殼”結構碳材料，石墨的首次可逆容量明顯得到提高，氮氣對循環性能沒有做進一步的考察，其后人們利用各種樹脂、瀝青等高分子化合物包覆石墨等進行了研究。但是采用樹脂類材料的與石墨的親和力較差且熱解得到的炭材料樹脂熱解過程中揮發份多，比表面積偏高，得率偏低，影響了石墨包覆材料的循環穩定性和循環效率。采用瀝青對石墨進行包覆時，則容易因瀝青軟化變形而導致石墨顆粒相互粘結，使得包覆不均勻，且瀝青碳化后形成的碳的吸液能力偏差及其電子導電性及其無法進行離子傳輸，同時在大倍率充放電材料的層間距小決定了材料的倍率性能偏差，影響石墨的循環性能、倍率性能及其循環穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種石墨復合材料的制備方法，能夠在提高石墨作為負極材料時的循環性能。

本發明還提供了一種上述石墨復合材料的制備方法得到的石墨復合材料。

為了實現以上目的，本發明的石墨復合材料的制備方法所采用的技術方案是：

一種石墨復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將多孔炭材料、石墨烯、無機鋰化合物和粘結劑加入溶劑中分散均勻，得到復合漿料；所述多孔炭材料、石墨烯和無機鋰化合物的質量比為90～95:1～5:1～5；

2)將石墨加入復合漿料中混合均勻，然后固液分離，固體在惰性氣體保護下于500～800℃燒結1～5h，得多孔炭包覆石墨材料，即得。

本發明的石墨復合材料，能夠在石墨外形成多孔炭包覆層，利用多孔炭材料的吸附性能好的優點，使得粘結劑浸入炭材料孔道內，燒結后增大材料的壓實密度并且能改善材料的吸液能力；利用多孔炭材料高強度的優點，增強材料的穩定性；通過摻入無機鋰化合物，能夠得到含有無機鋰化合物的包覆層，能夠補充因鋰離子電池充放電過程中形成SEI膜時消耗的鋰離子，提高材料的循環性能和倍率性能。

步驟1)中，所述多孔炭材料與溶劑的質量比為90～95:500。

步驟1)中，導電劑為石墨烯。由于石墨烯呈現片層結構，在提高材料導電率的同時，材料的片層結構具有潤滑的作用，提高材料的壓實密度。