[發明專利]一種鋰電池用復合修飾鋰電池負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810600163.1
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108807903B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 丘煥山
• 申請（專利權）人: 山東興豐新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 周松強

本發明涉及鋰離子電池電極材料技術領域，具體涉及一種鋰電池用復合修飾鋰電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：將質量比(1～2)：1石墨烯和碳納米管投入到溶劑中，并通過超聲初步粉碎處理后，在常溫下混合攪拌4～6分鐘，然后在惰性氣體保護的環境下以2～4℃/min的速度升溫至40～60℃，再保溫4～6h，然后自然冷卻至室溫，得到混合溶液，如此，本申請中，首先是將納米碳管和石墨烯進行修飾處理，利用石墨烯和碳納米管的高電導率，石墨烯為多層石墨烯，多層石墨烯的內部呈三維立體導電網絡結構，進而提升鋰電子在包覆層中的遷移速度。

技術領域：

本發明涉及鋰離子電池電極材料技術領域，具體涉及一種鋰電池用復合修飾鋰電池負極材料的制備方法。

背景技術：

鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負極材料，使用非水電解質溶液的一次電池，與可充電電池鋰離子電池跟鋰離子聚合物電池是不一樣的。鋰電池的發明者是愛迪生。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著二十世紀末微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。磷酸鐵鋰系正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。充電時：LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放電時：Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4負極，負極材料：多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應：放電時鋰離子脫插，充電時鋰離子插入。充電時：xLi++xe-+6C→LixC6放電時：LixC6→xLi++xe-+6C。

負極材料是鋰離子電池的關鍵材料之一，目前商品化使用的鋰離子電池負極材料主要是炭類負極材料。它具有高比容量(200～400mAh/g)、低電極電位(＜1.0Vvs Li+/Li)、高循環效率(＞95％)以及長循環壽命等優點。炭類負極材料中有中間相碳微球(MCMB)、石墨以及無定形碳，其中，石墨因其導電性好、結晶度高，具有良好的層狀結構，可逆比容量可達300mah/g以上，Chen等人發明了一種超細度石墨負極材料，采用高端石墨生產后的輔料為該產品的主要原料，經過精碎使粒度降低到5um為基準，再進行表面處理，經過1200°炭化后，再進行3000°石墨化燒結，再進行粗碎過篩獲得到相應產品，此產品具有良好的導電作用，電阻低，在鋰離子電池生產過程中加工性能良好，性能穩定，性價比高，是倍率型鋰電池的最佳負極材料。但缺點是石墨材料結構穩定性差，與電解液的相容性差，且Li離子在其有序層狀結構中的擴散速度慢，導致該材料不能大倍率充放電。而軟碳結晶度低，晶粒尺寸小，晶面間距大，與電解液相容性好，但首次充放電不可逆容量較好，應用范圍較小，對以上人造石墨作為鋰離子電池負極材料本身的一些結構缺陷，為了獲得高電化學性能的負極材料，必須對其進行深一步表面的改性和修飾。

發明內容：

本發明克服現有技術的缺陷，提供一種首次充放電效率高、比容量高，解決了現有技術中碳在實際制備鋰電池負極的應用時存在的不可逆容量損失大、比容量較低的問題。

本發明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現：一種鋰電池用復合修飾鋰電池負極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將質量比(1～2)：1石墨烯和碳納米管投入到溶劑中，并通過超聲初步粉碎處理后，在常溫下混合攪拌4～6分鐘，然后在惰性氣體保護的環境下以2～4℃/min的速度升溫至40～60℃，再保溫4～6h，然后自然冷卻至室溫，得到混合溶液；

(2)采用石油瀝青為基料，將該基料進行粉碎和球磨處理至粒徑為120～140um，再將處理后的顆粒投入至反應釜中進行改性處理，其步驟包括：

(2.1)采用流速為80～120每小時的空速通入氮氣，然后進行升溫至300～420℃，升溫速度為40～60℃/h，保溫2～6h；

(2.2)取部分步驟(2.1)中的瀝青粉碎至粒徑在20um以下，并測量軟化點，并在此溫度下保溫4～6h，直至測得的軟化點在180～380℃的瀝青基料；