[發(fā)明專利]鋰離子電池用石墨改性材料及其制備方法

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• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN111777065A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仰永軍;張千
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東凱金新能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/21
• 分類號(hào): C01B32/21;H01M4/36;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市啟信展華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44579
• 代理人: 王晶晶

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用石墨改性材料的制備方法，制備糖類溶劑：取1.5～3.5g糖粉溶于50ml的乙二醇中，機(jī)械攪拌，再超聲處理后，待用；稱取一定量的球形石墨，在硝酸中超聲處理，用去離子水洗滌；將處理過的球形石墨分散在糖類溶劑中，并在糖類溶劑中加入分散劑，超聲處理，再劇烈攪拌，得到懸浮液；將懸浮液放入高壓釜中反應(yīng)，自然冷卻，將懸浮液進(jìn)行離心分離并進(jìn)行洗滌；在烘箱內(nèi)干燥，得到活性炭納米離子修飾的球形石墨復(fù)合材料粉末；將粉末在烘箱中干燥，再在500～900℃溫度且氮?dú)鈿夥障蚂褵罱K得到鋰離子電池用石墨改性材料。該石墨改性材料作為鋰電負(fù)極材料具有較高的插鋰容量，且循環(huán)及導(dǎo)電性能良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鋰離子電池用石墨改性材料及其制備方法。

背景技術(shù)

開發(fā)鋰離子二次電池的主要任務(wù)之一是尋找一種特殊的負(fù)極材料來取代金屬鋰,目的是減少金屬鋰作負(fù)極時(shí)存在的嚴(yán)重缺陷,此種特殊的負(fù)極材料應(yīng)具有高的工作電壓,同時(shí)又具有足夠高的鋰嵌入量和很好的鋰脫嵌可逆性,以保證高電壓、大容量和循環(huán)壽命長的要求。在眾多的負(fù)極材料中,炭素材料應(yīng)用最為成功,如:石油焦、煤焦、石墨、中間相炭微球及有機(jī)物裂解炭等。負(fù)極材料的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)晶度高,放電平臺(tái)在眾多納米材料中，石墨作為鋰離子二次電池較平穩(wěn),插鋰容量高,其一階石墨層間插入化合物L(fēng)iC6的理論插鋰容量可達(dá)372mAh/g。然而,其作為負(fù)極材料也存在明顯的不足。

與電解質(zhì)溶液的相容性和高倍率充放電性能較差,表現(xiàn)在首次插鋰過程中,溶劑化鋰離子會(huì)在石墨表面形成良好的固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)之前插入石墨層間,還原分解產(chǎn)生氣體,從而引起石墨層剝落,致使首次充放電效率不高,同時(shí)也影響到電池的穩(wěn)定循環(huán)性能。

為此，我們提出了一種鋰離子電池用石墨改性材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鋰離子電池用石墨改性材料及其制備方法，以球形石墨和糖類為原料，通過熱溶劑法合成活性炭納米粒子修飾的球形石墨復(fù)合材料，最終制得鋰離子電池用石墨改性材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用石墨改性材料的制備方法，制備方法步驟如下：

(1)、制備糖類溶劑：取1.5～3.5g糖粉溶于50ml的乙二醇中，機(jī)械攪拌，再超聲處理后，待用；

(2)、稱取一定量的球形石墨，在硝酸中超聲處理，用去離子水洗滌；將處理過的球形石墨分散在糖類溶劑中，并在糖類溶劑中加入分散劑，超聲處理；再劇烈攪拌，得到懸浮液；

(3)、將懸浮液放入高壓釜中反應(yīng)，自然冷卻，將懸浮液進(jìn)行離心分離并進(jìn)行洗滌；在烘箱內(nèi)干燥，得到活性炭納米離子修飾的球形石墨復(fù)合材料粉末；

(4)、將粉末在烘箱中干燥，再在500～900℃溫度且氮?dú)鈿夥障蚂褵罱K得到鋰離子電池用石墨改性材料。

優(yōu)選的，通過機(jī)械攪拌得到透明溶液。

優(yōu)選的，離心分離采用離心機(jī)。

優(yōu)選的，所述硝酸的濃度為1～3mol/L。

優(yōu)選的，所述糖粉為葡萄糖、甘露聚糖或半乳聚糖。

優(yōu)選的，所述分散劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚丙烯酰胺或甲基戊醇。

優(yōu)選的，步驟(3)中采用去離子水和乙醇分別洗滌，去離子水和乙醇分別洗滌3次。

一種如上述制備方法制得的鋰離子電池用石墨改性材料，制得的鋰離子電池用石墨改性材料的首次可逆容量大于360mAh/g,首次庫倫效率大于86％，50周容量保持率大于90％，膨脹率低于15％，導(dǎo)電率大于3.5S/m。