[發明專利]一種鋰離子電池用碳負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110100514.4
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112919448A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 陽柳;王燕飛;周桂民
• 申請（專利權）人: 常德速碳新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
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• 代理人: 暫無信息

一種鋰離子電池用碳負極材料及其制備方法，所述碳負極材料的前驅體包括生物質材料、高分子材料、炭素制品和糖類中的一種或多種，所述碳負極材料表面的至少一部分被聚合物覆蓋。本發明提供的一種鋰離子電池用碳負極材料及其制備方法制備的碳負極材料具有高的比容量，首次可逆容量大于400mAh/g，首次庫倫效率大于84％；聚合物包覆碳負極材料能減少碳負極材料與電解液的副反應，減少不可逆鋰離子損失，有助于提供SEM的穩定性，同時提升循環性能；霧化干燥步驟使復合漿液中的粉料和液體進行分離，達到干燥的目的，另一方面，通過改變閉式噴霧干燥機的工藝參數，可以調整霧化后顆粒的粒徑大小和顆粒形貌。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池用碳負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有良好的穩定性、高能量密度和無記憶效應等優點被廣泛應用于3C消費類、動力類和儲能類電池領域，目前商用的鋰離子電池負極材料主要以石墨負極為主，但石墨負極的理論比容量較低，僅為372mAh/g，而且大倍率持續充放電能力和低溫性能難以有效提高，因此，開發一種新型的比容量高、倍率性能優秀且低溫性能良好的鋰離子電池負極材料是當前研究的重要方向。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種鋰離子電池用碳負極材料，所述碳負極材料的前驅體包括生物質材料、高分子材料、炭素制品和糖類中的一種或多種，所述碳負極材料表面的至少一部分被聚合物覆蓋。

優選地，所述生物質材料為稻殼、花生殼、開心果殼、核桃殼、葵花籽殼、松果、大米、椰殼、竹子、玉米棒、油菜秸稈和甘蔗渣中的一種或多種。

優選地，所述高分子材料為聚氯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、雙馬來酰亞胺、聚丙烯聚碳酸酯、聚醚醚酮和聚苯乙烯中的一種或多種。

優選地，所述炭素制品為石油焦、瀝青焦和煤系焦中的一種或多種。

優選地，所述糖類為果糖、甘露糖、蔗糖、葡萄糖、半乳糖、半乳聚糖、氨基糖、核糖、脫氧核糖、淀粉、纖維素、多聚糖、果膠、戊糖、甘露糖、甘露聚糖、殼多糖、麥芽糖、阿拉伯膠、糖元和菊糖中的一種或多種。

優選地，所述聚合物為聚丙烯酸、聚丙烯酸銨、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉和羧甲基纖維素銨中的一種或多種。

優選地，所述碳負極材料中所述聚合物的質量分數為1wt.％-20wt.％。

優選地，所述碳負極材料的比表面積為1m2/g～20m2/g，所述碳負極材料的中值粒徑D50為1μm～30μm。

優選地，所述碳負極材料的比表面積為1m2/g～10m2/g，所述碳負極材料的中值粒徑D50為3μm～15μm。

本發明還提供了一種鋰離子電池用碳負極材料的制備方法，其特征在于，所述碳負極材料包括如上述中任一所述的鋰離子電池用碳負極材料，所述方法包括步驟：

準備前驅體和聚合物；

在惰性氣體環境中對所述前驅體進行2h-10h的150℃-500℃的低溫燒結并得到第一燒后料；

對所述第一燒后料進行第一次顆粒整形并得到第一篩下料；

在惰性氣體環境中對所述第一篩下料進行2h-10h的800℃-1500℃高溫燒結并得到第二燒后料；

對所述第二燒后料進行第二次顆粒整形并得到第二篩下料；

提純所述第二篩下料并得到碳材料溶液；

將所述碳材料溶液和所述聚合物混合攪拌后進行霧化干燥。