[發明專利]一種高容量高壓實低反彈多孔球型碳負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110049906.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112794320A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 黃永成;仰永軍
• 申請（專利權）人: 廣東凱金新能源科技股份有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞恒成知識產權代理事務所(普通合伙) 44412
• 代理人: 韓丹

本發明涉及電池負極材料領域，特別是涉及一種高容量高壓實低反彈多孔球型碳負極材料及其制備方法，尺寸可控的多孔球形化可增加材料各向同性，有效提高材料堆積密度，增強活性物質與集流體的結合力、增強復合材料的電極加工性能，還具備優異的流動性、分散性，十分利于制作電極材料漿料和電極片的涂覆，提高電極片質量，使得極片壓實密度增大、降低了極片的反彈，從而增大電池的充放電容量，減小內阻，降低極化損失，延長電池的循環壽命，提高鋰離子電池的利用率。

技術領域

本發明涉及電池負極材料領域，特別是涉及一種高容量高壓實低反彈多孔球型碳負極材料及其制備方法。

背景技術

石墨具有六邊形的層狀晶體結構，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合，這種層間力作用小且層間距較大(0.3354nm)結構，使得一些原子、基團或離子容易插入層間形成石墨層間化合物(GICs)，因此做為負極材料具有很高的比能量，同時具有良好的導電性，結晶度高，成本低，理論嵌鋰容量高，充放電電位低且平坦。

但是，石墨也存在一些缺點，如與電解液相容性差，首次充放電可逆容量低，不適合大電流充放電，循環穩定性差。隨著人們對純電動汽車和混合動力汽車的需求日益增加，在追求鋰電池的高容量性能的同時，也對快充性能提出了極高的要求。在動力電池工藝中，為了實現更高的能量密度，提高了極片壓實密度和涂覆面密度，這使電池的快充性能受到了極大的負面影響。因此，開發一種高容量、高壓實的快充石墨極為重要。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種高容量高壓實低反彈多孔球型碳負極材料及其制備方法，該材料增大電池的充放電容量，減小內阻，降低極化損失，延長電池的循環壽命，提高鋰離子電池的利用率。

本發明采用如下技術方案：

一種高容量高壓實低反彈多孔球型碳負極材料的制備方法，包括如下步驟：

采用水解法，以含硅的有機酯作為原料，在堿性條件下的酒精水溶液中水解形成二氧化硅納米微球；

把一定質量分數的膠狀二氧化硅水溶液和正十六烷微乳液混合，并添加表面活性劑，混合在體積比為1:10的溶液中，以恒定角速度使用磁力攪拌一段時間使之乳化，形成納米二氧化硅的混合乳液；

在恒溫條件下凝結，水分蒸發后納米二氧化硅顆粒自組裝形成膠狀結晶，最終形成二氧化硅膠狀晶體；

使用乙烷將二氧化硅膠狀晶體的正十六烷微乳液洗滌干凈，然后在空氣中以一定的高溫煅燒若干小時，獲得二氧化硅膠狀晶體球模板；

使用石油焦經機械粉碎整形，得到粉體材料后，將粉體材料緩慢地加入到一定量的分散介質乙醇中，并用電動攪拌器攪拌，得到混合均勻的前驅體；

把前驅體分散液注入上述的二氧化硅膠狀晶體球模板超聲浸漬；

將上述產物在真空度為-0.09MPa條件下抽真空，讓其內部慢慢滲透，保壓時間為30min，泄壓后擱置15min；

將混合溶液過濾使固液分離，固體部分放入高溫石墨化爐煅燒得到石墨化材料和二氧化硅膠狀晶體球模板的復合物；

將上述復合物使用NaOH溶液溶解除去二氧化硅膠狀晶體球模板后過濾、干燥、篩分得到目標產物。

對上述技術方案的進一步改進為，在所述采用水解法，以含硅的有機酯作為原料，在堿性條件下的酒精水溶液中水解形成二氧化硅納米微球步驟中，所述含硅的有機酯為TEOS。

對上述技術方案的進一步改進為，在所述使用石油焦經機械粉碎整形，得到粉體材料后，將粉體材料緩慢地加入到一定量的分散介質乙醇中，并用電動攪拌器攪拌，得到混合均勻的前驅體步驟中，所述粉體材料的平均粒徑為15μ m。