[發明專利]一種鋰離子動力電池復合負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711216372.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109841804A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 喬永民;婁文君;張華;李虹;吳敏昌;熊俊威
• 申請（專利權）人: 上海杉杉科技有限公司;山東威能環保電源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288
• 代理人: 劉君

本發明公開了一種鋰離子動力電池復合負極材料及其制備方法，制備時，在反應釜中加入一定量的瀝青，在氮氣氣氛下加熱攪拌，在一定溫度下發生縮聚反應；加入炭素材料，繼續加熱攪拌，制得前驅體；對前驅體進行熱處理，將熱處理后的物料制粉；制粉后的物料石墨化，得到鋰離子動力電池復合負極材料。本發明克服了現有的鋰離子電池通常以單一石墨作為負極材料，使得鋰電池倍率或循環性能提升空間小等不足，制備材料充分利用中間相石墨、人造石墨、天然石墨多組分的優點，結合特殊的表面改性，最大程度上克服石墨負極材料在使用過程中因成分單一產生的缺陷，從而提供了一種能提高鋰電池倍率性能、兼具較好循環性能的負極材料。

技術領域

本發明涉及電化學領域，具體是一種鋰離子動力電池復合負極材料及其制備方法。

背景技術

近十幾年來，隨著移動通訊技術、電動車技術、航天技術與可再生能源(如太陽能和風能)利用技術的快速發展，對高性能的能量儲存與轉換裝置的需求急速增長，極大地推動了(可移動)化學電源的研究和開發。二次鋰電池是當今世界極具發展潛力的一種新型綠色高能化學電源，廣泛地應用于民用電子消費類、電動汽車、儲能裝置。隨著綠色環保的電動汽車等大型移動用電設備的發展，對以鋰離子動力電池為首的電源提出了更高的要求，開發和研究新型高容量和高倍率儲鋰材料具有極高的研究價值和廣闊的實用前景，因此鋰離子電池及其材料制備技術的系統創新是提升我國電池工業與相關產業競爭力的必然選擇。負極是鋰電池的核心材料之一，目前商業化應用的負極材料包括人造石墨、天然石墨、中間相炭微球，其本質上均為石墨類負極材料，特點是具有良好的層狀結構，適合鋰離子電池的嵌入和脫出，但其各自的優缺點也限制了在電動車上的大規模使用，本發明提供了一種新的制備方法和工藝，產品可用于動力電池。

發明內容

本發明的目的在于針對現有鋰離子電池通常以單一石墨作為負極材料使得電池的倍率和循環性能提升空間小等不足，提供了一種的鋰離子動力電池復合負極材料及其制備方法。本發明的鋰離子動力電池復合負極材料能很好地提高鋰離子電池的倍率，具備優良的循環性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種鋰離子動力電池復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)在反應釜中加入一定量的瀝青，在氮氣氣氛下加熱攪拌，在一定溫度下發生縮聚反應1-5小時；

2)氮氣氣氛下，加入炭素材料，炭素材料的質量添加量為瀝青與炭素材料總質量的30-90％，在一定的溫度下繼續加熱攪拌，反應時間1-5小時，制得前驅體；

3)氮氣氣氛下，利用炭化裝置對前驅體進行熱處理，以去除其中低沸點組分；熱處理溫度為700-1600℃，處理時間3-10小時；

4)將熱處理后的物料制粉；

5)制粉后的物料進行石墨化處理，得到鋰離子動力電池復合負極材料。

其中：步驟1)中所述的瀝青為市售購買，煤焦瀝青或石油瀝青均可，質量要求為結焦值≥40％；步驟2)中所述的炭素材料為石油焦、冶金焦、天然石墨、人造石墨中的任意一種或幾種，為市售得到，質量要求為固定碳含量≥80％，炭素材料的平均粒度范圍為5-50μm，優選的炭素材料的平均粒度為10-30μm。

作為本發明進一步的方案：步驟1)中縮聚反應的溫度為250-500℃。

作為本發明進一步的方案：步驟1)中縮聚反應的反應溫度為300-400℃。

作為本發明進一步的方案：步驟2)中反應溫度為350-650℃。

作為本發明進一步的方案：步驟2)中反應溫度為400-500℃。

作為本發明進一步的方案：步驟2)中炭素材料的質量添加量為瀝青與炭素材料總質量的50-70％。