[發(fā)明專(zhuān)利]一種包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711377582.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108305994B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂東生;曾環(huán)娜;陳志祥;方丹揚(yáng);何佳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州科粵專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;劉明星

1.一種包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，石墨表面上包覆有一層納米級(jí)的均勻致密的磷酸鋁涂層，所述磷酸鋁涂層的質(zhì)量占石墨的質(zhì)量的比例是0.1％wt到10％wt之間；所述磷酸鋁涂層的厚度在10nm-50nm；所述的包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法包括以下步驟：

1)石墨的預(yù)處理：將石墨分散在去離子水中，加入陽(yáng)離子表面活性劑，陽(yáng)離子表面活性劑濃度不能超過(guò)其臨界膠束濃度，超聲得到石墨的稀懸浮液；所述的陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨或十二烷基二甲基芐基氯化銨；

2)前驅(qū)體溶液Al(OH)₃的制備：以無(wú)機(jī)鋁鹽為鋁源，堿為沉淀劑，水為溶劑，將無(wú)機(jī)鋁鹽的水溶液和堿同時(shí)滴加，調(diào)節(jié)溶液的pH值至7-9.5，然后劇烈攪拌下老化生成無(wú)定型的Al(OH)₃凝膠，得到前驅(qū)體溶液Al(OH)₃；

3)將磷酸根源溶液加入到步驟1)得到的石墨的稀懸浮液中，然后通過(guò)恒流泵緩慢的滴加步驟2)得到的前驅(qū)體溶液Al(OH)₃，通過(guò)控制加入的前驅(qū)體溶液Al(OH)₃溶液的滴定速度來(lái)調(diào)節(jié)pH至7-9.5，滴定后，將懸浮液在攪拌下老化3-12小時(shí)，然后，過(guò)濾經(jīng)涂覆的石墨顆粒，洗滌，干燥，在惰性氣氛下400-700℃煅燒0.5-3h，得到磷酸鋁涂層均勻包覆在石墨上的包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料；其中，磷酸根源溶液中的磷酸根的物質(zhì)的量大于前驅(qū)體溶液Al(OH)₃的量，石墨與無(wú)機(jī)鋁鹽的質(zhì)量比為1:0.003-1:0.5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，所述的無(wú)機(jī)鋁鹽為硝酸鋁、硫酸鋁或亞硝酸鋁中的任一種；所述的磷酸根源溶液為溶解在水溶液中的磷酸氫氨、磷酸二氫銨或磷酸鈉。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，步驟1)中，石墨分散在去離子水中的濃度為2-10g/L，石墨與陽(yáng)離子表面活性劑的質(zhì)量比為1:0.0009-1:0.05。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，步驟2)和3)中反應(yīng)溫度為10-70℃之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，步驟3)中所述干燥，為噴霧干燥、冷凍干燥；所述的惰性氣氛為氮?dú)狻鍤夂秃猓混褵龝r(shí)升溫速率為5℃每分鐘。

6.一種鋰離子電池，包括正極片和負(fù)極片，其特征在于，該正極片包括錳基正極材料，負(fù)極片包括權(quán)利要求1所述包覆型石墨鋰離子電池負(fù)極材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述鋰離子電池，其特征在于，錳基正極材料包括三元材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂、高電壓尖晶石型的LiNi_0.5Mn_1.5O₄、尖晶石型LiMn₂O₄。