[發明專利]一種鋰離子電池石墨材料添加劑的制備方法

在審

• 申請號: 201910505383.0
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110112418A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 丁克強;楊璦冰;周蘭俊;曲潤玲;韓靜瑋;高曉靜
• 申請（專利權）人: 河北師范大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 董金國

本發明公開了一種鋰離子電池石墨材料添加劑的制備方法，制備過程包括：將金屬有機化合物與碳原料按照一定的質量比稱取，充分研磨混勻，壓成厚度為0.5cm的片狀物，置于瓷坩堝中，放入馬弗爐中在400～800℃下煅燒1～4個小時。將煅燒后的產物重新用研缽研磨10～30分鐘至粉末狀，得到的產物即為添加劑。稱取該物質，按質量分數5%摻入商用石墨中，將混合物研磨25分鐘后，即得到摻雜后的石墨負極材料。本發明所給出的制備方法簡單，不需特殊的設備，安全環保，工藝成本低。使用本發明所制備的添加劑可提高石墨的容量20%～40%，且具有良好的循環穩定性。本發明的添加劑可作為鋰電池負極材料添加劑使用，具有潛在的商業應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池石墨材料添加劑的制備方法，特別是一種以金屬有機物與碳混合物的煅燒產物作為商業鋰離子電池石墨材料添加劑的制備方法，屬于能源材料技術領域。

背景技術

鋰離子電池，又簡稱鋰電池，因具有能量密度大、循環壽命長、綠色環保、方便攜帶等優點而被廣泛應用于各個領域。商業化的鋰電池中，多以石墨作為負極材料使用。隨著研究的深入，人們發現傳統的石墨負極材料的理論比容量低，一般為372 mAh g^-1，循環性及安全性較差，不能滿足對高能量密度、高性能鋰電池發展的需求。最近人們發現，一些金屬單質和金屬氧化物可以作為鋰電池負極材料使用，但進一步的研究表明這些新開發的鋰電池負極材料除了價格高、制備工藝復雜等不足外，在使用過程中還存在體積變化大、循環性差、導電能力不足等明顯的缺點。換句話說，雖然新型鋰電池負極材料很多，但真正商業化的材料很少。因此，在不改變現有工藝的基礎上，在商業石墨負極材料中添加一種添加劑，以明顯提高石墨的容量和循環穩定性是切實可行的辦法之一。文獻調研顯示，以金屬有機物與碳混合物煅燒后的產物作為一種添加劑摻入商用石墨中的研究未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以金屬有機物與碳混合物的煅燒產物作為商業鋰離子電池石墨材料添加劑的制備方法。所制備的添加劑與商用石墨混合后在一定的充放電電流密度下其放電容量比單獨的石墨負極材料提高了將近30%，且具有良好的循環穩定性。

本發明的一種鋰離子電池石墨材料添加劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）材料準備

金屬有機化合物：二乙酰丙酮鎳、二茂鎳、二丁基錫中的一種；

碳材料：碳納米管、石墨烯、納米纖維中的一種；

（2）制備

將金屬有機化合物與碳材料按照質量比（20~30）：1稱取，充分研磨10～30 分鐘，混勻，再用壓片機將粉末壓成厚度為0.5cm的片狀物，置于瓷坩堝中，放入馬弗爐中在400～800℃下煅燒1～4個小時，將煅燒后的產物重新用研缽研磨10～30分鐘至粉末狀，得到的產物即為添加劑。

稱取得到的添加劑，按質量分數5%摻入商用石墨中混合，將混合物研磨25分鐘后，即得到摻雜添加劑的鋰離子電池石墨負極材料。

本發明制備方法簡單，不需要特殊的設備，安全環保，工藝成本低。最重要的是，本發明所制備的添加劑與商用石墨混合后在一定的充放電電流密度下，較純石墨負極材料的容量可提高20%～40%，且容量保持率維持在80%～95%，具有良好的循環穩定性。有望作為石墨負極材料的添加劑在鋰電池領域得到廣泛的應用。

本發明取得的有益效果如下：本發明工藝簡單，所制備的材料作為添加劑與商用石墨混合后的負極材料具有高的容量且循環穩定性良好，具有潛在的應用前景。

附圖說明

圖1是組裝的半電池在100mAg^-1電流密度下的首次充放電曲線圖。圖1中的線b是純石墨（未添加添加劑）的首次充放電曲線，圖1中的線a是添加添加劑后石墨的首次充放電曲線。