[發明專利]一種混合膨脹石墨作為鋰離子電池負極材料的應用

有效

• 申請號: 201711407795.8
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN107919477B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 向華政;張勇
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明公開了一種混合膨脹石墨作為鋰離子電池負極材料的應用，采用混合膨脹石墨材料作為鋰離子負極材料制備鋰離子電池，負極材料：SBR（固含量50%）：CMC：Super?p的重量比為95.5:2:1.5:1，然后加加適量去離子水調和成姜狀，涂布于銅箔上并于真空干燥箱內干燥12小時制成負極片，鋰離子電池的電解液采用1MLiPF6/EC+DEC+DMC=1:1:1，隔膜為聚丙烯微孔膜，對電極為鋰片，在密閉氬氣氛圍的手套箱中組裝成電池，該鋰離子電池在0.1C倍率下進行充放電和在5C倍率下進行充放電測試，在0.1C倍率下充放電時，首次充放電循環充電容量為2018 mAh/g，在5C倍率下充放電時，在循環500次以后，容量保持率為98.4%。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，更具體的，涉及一種混合膨脹石墨作為鋰離子電池負極材料的應用。

背景技術

膨脹石墨是一種炭素材料。采用可膨脹石墨為原料，經高溫(通常為700～1200℃)處理時，插入膨脹石墨層間的物質急劇分解，產生的氣體在可膨脹石墨層間域中 形成高壓并沿c軸方向高倍地擴張，體積密度由0.7～1.8g/cm³變為0.003～0.03g/cm³， 膨脹倍數達數十至數百倍。由于膨脹石墨結構松散，多孔而呈蠕蟲狀，表面積大，表面能高，因而具有優異的液相吸附性能，良好的可塑性，較好的柔韌性、延展性以及密封性，因此被廣泛應用于環保、機械、化工、航空航天、原子能等領域。

目前，采用天然石墨為原料制備膨脹石墨材料的技術中所使用的原料一般為晶質大鱗片石墨。晶質石墨鱗片大，集合體取向性好。但在電池和超級電容器電極材料中，需要取向性差、均質性好的石墨材料，為此常將晶質石墨進行球形化處理，但結果并不理想。 而微晶石墨顆粒細小，集合體取向性差、均質性好，經膨脹處理后所獲得的膨脹微晶石墨具有更優異的電性能。

因此，我們可以綜合兩種石墨各自的優勢，將微晶石墨與微晶石墨混合一起膨化制備混合膨脹石墨，得到的混合膨脹石墨將擁有更好的電化學性能，也能作為更好的吸附材料，比表面積較之前也會有很大的提升，現在還未見有關于以微晶石墨和鱗片石墨混合為原料制備膨脹石墨材料技術方法的研究報道。同時也未見將該材料應用于鋰離子電池負極材料的技術研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種混合膨脹石墨作為鋰離子電池負極材料的應用。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

一種混合膨脹石墨作為鋰離子電池負極材料的應用，采用混合膨脹石墨材料作為鋰離子負極材料制備鋰離子電池，負極材料：SBR（固含量50%）：CMC：Super-p的重量比為95.5:2:1.5:1，然后加加適量去離子水調和成姜狀，涂布于銅箔上并于真空干燥箱內干燥12小時制成負極片，鋰離子電池的電解液采用1MLiPF6/EC+DEC+DMC=1:1:1，隔膜為聚丙烯微孔膜，對電極為鋰片，在密閉氬氣氛圍的手套箱中組裝成電池，其中所述混合膨脹石墨材料由以下方法制備得到：

S1.取鱗片石墨和微晶石墨質量比為1:1進行球磨，至粒度200目，為混合料；所述鱗片石墨含碳量不低于85%，所述微晶石墨為郴州市魯塘石墨粉，其碳含量為70~80%；球磨過程球料比為6:1，球磨時間為6h，轉速為500r/min；

S2.將S1所得混合料置于馬弗爐中，在惰性氣氛下以30℃/min的速率升溫至500℃，保溫20min，空冷至室溫待用；

S3.將S2熱處理之后的混合料進行化學插層處理，得可膨脹混合石墨；

S4.將S3所得可膨脹混合石墨放入馬弗爐中在1000℃進行膨脹30s，得混合膨脹石墨材料；

其中：步驟S3化學插層具體步驟如下:

S31.將高氯酸與步驟S2所得混合粉體按液固比為20：1L/Kg混合攪拌均勻；