[發明專利]一種表面微氧化以及液相包覆改性石墨負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811322205.6
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109449420A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 查曉娟;梅海龍;龍偉;陳偉;何英錫;付健;曾東青;戴濤
• 申請（專利權）人: 安徽科達潔能新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M10/0525;C01B32/205
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 魯延生

本發明涉及材料和電化學領域，具體涉及一種表面微氧化以及液相包覆改性石墨負極材料及其制備方法，該方法通過表面微氧化，在石墨負極材料表面生成更多的微孔和納米孔道，增加鋰離子的存貯空間，使其倍率性能得到提高，并通過將石墨負極材料液相包覆，通過簡單工藝有效提高首效，保證循環性能。

技術領域

本發明涉及材料和電化學領域，具體涉及一種表面微氧化以及液相包覆改性石墨負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著應用領域的不斷擴展，鋰電池市場迅速增長，并已在全球新能源研究及開發中占有重要的地位，其中，新能源汽車市場的快速擴張，帶動了鋰離子動力電池需求猛漲，動力電池逐步成為鋰離子電池產業增長的主導力量。

在現有的鋰離子電池體系下，倍率性能、能量密度、壽命、安全性、價格等為最重要的指標，而能量密度高、能快充、價格便宜，則是用戶最期待的理想型動力電池產品。作為目前使用量最大的鋰離子電池負極材料——石墨類材料，對鋰離子電池能量密度和倍率性能提高的限制越發明顯，因此，設計開發一種具有優良快充性能同時兼顧能量密度的石墨負極材料至關重要。目前，已有多種石墨負極材料改性方法的報道。例如CN20150897454.8公開報道了將石墨細粉與液相包覆劑在高速混料機中保溫加熱高速混合，加入連續包覆機中進行包覆得到前驅體，在管式爐中惰性氣體保護下進行高溫處理，保溫，冷卻至室溫，即可得到液相包覆改性石墨負極材料。CN201610703415.4則公開報道了一種用紫外燈將碳基材料進行不同程度的輻照，將空氣中的氧結合碳基材料上的碳，轉化成含氧官能團，實現碳基材料的表面微氧化，將該材料作為鋰離子電池負極材料的方法，制備的鋰離子電池的比容量和循環性能得到提高，但該方法過程比較復雜，不適合工業上的連續生產，經濟效應有限。

本專利采用表面微氧化與液相包覆造粒相結合的方法，得到綜合性能顯著提高的石墨負極材料。一方面通過表面微氧化，在石墨負極材料表面生成更多的微孔和納米孔道，增加鋰離子的存貯空間，使其倍率性能得到提高；另一方面，將石墨負極材料液相包覆，通過簡單工藝有效提高首效，保證循環性能。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種表面微氧化以及液相包覆改性的石墨負極材料，該石墨負極材料包括以下重量份的原料制備而成：小粒徑石墨細粉60-90％，優選70％-90％，更優選80％-90％；瀝青1-10％，優選5％-10％；液相包覆劑1-10％，優選5％-10％。

作為本發明進一步的方案，小粒徑石墨細粉選自球形天然石墨、類球形天然石墨、鱗片石墨、人造石墨中的一種或者多種，石墨細粉的粒徑為6-8μm。

作為本發明進一步的方案，液相包覆劑選自丙酮、乙醇、乙醚、液態酚醛樹脂、液態環氧樹脂中的一種或者多種。

本發明還涉及提供一種上述所述的表面微氧化以及液相包覆的石墨負極材料的制備方法，其特征在于，制備步驟如下：

(1)將小顆粒石墨負極材料浸在氧化劑中攪拌氧化，去離子水處理后干燥備用；

(2)將步驟(1)表面微氧化處理的小顆粒石墨細粉與瀝青、液相包覆劑按照一定比例加入混合設備中，攪拌均勻；

(3)將步驟(2)的混合料在惰性氣體保護下，高溫熱處理、碳化、冷卻得到表面微氧化以及液相包覆的石墨負極材料。

作為本發明進一步方案，其中步驟(1)：

步驟(1)中小顆粒石墨負極材料選自球形天然石墨、類球形天然石墨、鱗片石墨、人造石墨中的一種或者多種。

步驟(1)中所述的氧化劑選自硝酸、過二硫酸銨、硫酸、高猛酸鉀、過氧化氫中的一種或者多種；當氧化劑為固體時，配成飽和溶液。

步驟(1)中小顆粒石墨負極材料浸在氧化劑中攪拌時間為60-100小時，優選60-80小時，反應溫度為室溫。