[發(fā)明專利]一種快速充放電的石墨負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011303055.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN112421029B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳瑞;陳庚;王雙;陳海峰;李世偉;閆鐵軍;韓軍;李秀川;趙苡鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 蘿北瑞喆烯碳新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/583
• 分類號(hào): H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/20
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發(fā)明公開了一種快速充放電的石墨負(fù)極材料，包括石墨30?50份、石墨烯2?8份、瀝青粉5?15份、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1?5份、N?烯丙基咪唑2?8份、雙氧水1?3份、引發(fā)劑1?3份、催化劑2?5份、導(dǎo)電劑3?6份和粘結(jié)劑2?4份。本發(fā)明采用瀝青粉和石墨烯混合在石墨中制備負(fù)極材料，能夠使鋰離子在本發(fā)明制備的電極中快速移動(dòng)，從而達(dá)到快速充放電的目的，同時(shí)由于采用了Al₂O₃、CuO以及銀漿作為本發(fā)明電極的輔助材料，能夠有效降低電極內(nèi)部電阻，增強(qiáng)充放電效率；本發(fā)明原料便宜成本低廉，加工方便，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，有利于加工與生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種快速充放電的石墨負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池，由于高電壓，高能量，質(zhì)量輕，體積小，內(nèi)阻小，自放電率低，循環(huán)壽命長，無記憶效應(yīng)的“21世紀(jì)最具競爭力的動(dòng)力源”等。隨著科技的進(jìn)步，鋰離子電池將廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車，航空航天，生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域，因此，研究和發(fā)展鋰離子電池材料具有重大意義。

作為鋰離子電池負(fù)極材料有以下幾種：石墨化碳材料、無定向碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金。

石墨具有六邊形的層狀晶體結(jié)構(gòu)，每層中碳原子以σ鍵和π鍵相連，而層層之間又靠范德華力相結(jié)合，這種層間力作用小且層間距較大結(jié)構(gòu)，使得一些原子、基團(tuán)或離子容易插入層間形成石墨層間化合物，因此做為負(fù)極材料具有很高的比能量，同時(shí)具有良好的導(dǎo)電性，結(jié)晶度高，成本低，理論嵌鋰容量高，充放電電位低且平坦。但是，目前的石墨副機(jī)材料充放電可逆容量低，不適合大電流充放電，循環(huán)性能差，無法達(dá)到快速充放電。

因此，提供一種能夠快速充放電、循環(huán)性能好的石墨負(fù)極材料及其制備方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種能夠快速充放電、循環(huán)性能好的石墨負(fù)極材料及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種快速充放電的石墨負(fù)極材料，包括以下重量份原料：石墨30-50份、石墨烯2-8份、瀝青粉5-15份、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1-5份、N-烯丙基咪唑2-8份、雙氧水1-3份、引發(fā)劑1-3份、催化劑2-5份、導(dǎo)電劑3-6份和粘結(jié)劑2-4份。

進(jìn)一步，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酸叔丁酯或偶氮二異庚腈。

采用上述進(jìn)一步的有益效果在于：引發(fā)劑能夠有引起各原料之間的交聯(lián)反應(yīng)，釋放出自由基，進(jìn)而促進(jìn)石墨的導(dǎo)電性和導(dǎo)電能力。

進(jìn)一步，所述催化劑為Al₂O₃或CuO。

采用上述進(jìn)一步的有益效果在于：本發(fā)明采用的催化劑能夠提供游離的鋁離子或者銅離子，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明鋁離子和銅離子的導(dǎo)電性能明顯高于其他金屬，進(jìn)而提高本發(fā)明充放電性能。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)電劑為銀漿。

采用上述進(jìn)一步的有益效果在于：本發(fā)明以銀漿作為導(dǎo)電劑，能夠曾江石墨與電極表面的導(dǎo)電性，進(jìn)而提高導(dǎo)電效率，同時(shí)由于銀優(yōu)秀的導(dǎo)電性能，使本發(fā)明制備的電極能夠多次循環(huán)使用。

進(jìn)一步，所述粘結(jié)劑為聚丙烯酸酯或聚酰亞胺。

本發(fā)明還提供了上述快速充放電的石墨負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按上述重量份數(shù)稱取各原料；

(2)將石墨和石墨烯放入球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，得到石墨和石墨烯的混合粉；

(3)將步驟(2)的石墨和石墨烯的混合粉與瀝青粉混合均勻，依次加入烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-烯丙基咪唑、雙氧水、引發(fā)劑、粘結(jié)劑和催化劑，然后混合研磨2-4h，得到研磨粉；