[發明專利]一種瀝青碳包覆天然混合石墨材料及其制備鋰離子電池負極的方法

有效

• 申請號: 201811477232.0
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109599546B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張治安;謝楊洋;尹盟;胡均賢
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種瀝青碳包覆天然混合石墨材料及其制備鋰離子電池負極的方法。瀝青碳包覆天然混合石墨材料的制備過程為：將微晶石墨和鱗片石墨球磨混合，得到混合石墨粉；混合石墨粉與瀝青液及有機溶劑進行溶劑熱反應，得到前驅體材料；前驅體材料經過預碳化和碳化處理后，采用酸提純，即得。該方法簡單，成本低廉，可規模化生產；制備的瀝青碳包覆天然混合石墨材料具有平均層間距大、比表面積適中、導電性好等優點，作為負極材料用于制備鋰離子電池，展示出良好的循環穩定性和高比容量，具有規模化應用前景。

技術領域

本發明涉及一種碳材料，具體涉及一種由瀝青碳包覆混合天然石墨構成的一種復合碳材料，還涉及瀝青碳包覆天然混合石墨材料的制備方法以及瀝青碳包覆天然混合石墨材料作為鋰離子電池負極材料的應用，屬于電池技術領域。

背景技術

微晶石墨是天然石墨中的一種。微晶石墨是由微小的天然石墨晶體構成的致密狀集合體，具有耐高溫、傳熱、導電、耐酸堿及可塑性好等特點。我國微晶石墨資源豐富，其查明資源儲量達到3,458.1萬噸。湖南省儲量全國第一，占全國的74.7％，且礦產品質優良。但由于開發利用研究較少，導致大量微晶石墨長期用作鑄造材料、耐火材料、鉛筆和染料等中、低端碳材料，資源利用程度總體不高。其中微晶石墨產量約50％以煤的形式用作燃料，對自然資源造成了極大浪費。

石墨類材料一直是鋰二次電池首選的負極材料，目前商業化的鋰二次電池普遍采用天然鱗片石墨或人造石墨作為負極材料。但是未經改性的石墨存在比容量低、倍率性能差和放電平臺過低等缺點。微晶石墨由于晶粒細小，取向分散，具有近各向同性的特點，有利于離子的快速遷移，而且微晶石墨還具有亂層結構，形成大量的缺陷，作為負極材料將獲得大量的活性位點，但是其比表面積過大，容易產生較大的不可逆容量，首圈庫倫效率低的缺點。因此，難以直接將微晶石墨實際應用于動力電池負極材料。

發明內容

針對現有技術中微晶石墨在作為鋰離子電池負極材料使用過程中存在的缺陷，本發明的第一個目的是在于提供一種孔隙率高、比表面積適宜、導電性好的瀝青碳包覆天然混合石墨材料，可用于制備循環穩定性能好、壽命長的鋰離子電池負極材料。

本發明的另一個目的在于提供一種原料成本低廉、綠色環保、可控度高、重復性好、易于實現工業化制備瀝青碳包覆天然混合石墨材料的方法。

本發明的第三個目的是在于提供一種瀝青碳包覆天然混合石墨材料在鋰離子電池中的應用，瀝青碳包覆天然混合石墨材料具有孔隙率高、比表面積適宜、導電性好等優點，制備的鋰離子電池具有比容量高、循環穩定性能好、壽命長等優點。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種瀝青碳包覆天然混合石墨材料的制備方法，其包括以下步驟：

1)將微晶石墨和鱗片石墨球磨混合，得到混合石墨粉；

2)混合石墨粉與瀝青液及有機溶劑進行溶劑熱反應，得到前驅體材料；

3)前驅體材料經過預碳化和碳化處理后，采用酸提純，即得。