[發明專利]一種鋰電池負極材料石墨的改性方法及改性石墨

在審

• 申請號: 202110296880.1
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113135566A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 余海軍;謝英豪;李長東;張學梅
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司;湖南邦普汽車循環有限公司
• 主分類號: C01B32/21
• 分類號: C01B32/21;H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發明屬于鋰電池材料技術領域，公開了一種鋰電池負極材料石墨的改性方法及改性石墨，該改性方法包括以下步驟：取石墨負極材料和鄰苯二甲酸酐混合，加熱反應，得到混合物；將醇加入混合物中反應，并進行抽濾，得到預改性石墨材料；將預改性石墨材料與改性劑混合，再加熱進行反應，加入熱水溶解攪拌，進行抽濾，即得改性石墨；改性劑為鄰苯二胺。本發明采用的處理工藝簡單，采用鄰苯二甲酸酐來對石墨進行改性處理，處理步驟少，反應原料廉價易得，對負極石墨材料進行改性處理具有重要的應用價值，更貼合實際生產過程中的工業化應用需求，適合大規模生產應用。

技術領域

本發明屬于鋰電池材料技術領域，具體涉及一種鋰電池負極材料石墨的改性方法及改性石墨。

背景技術

石墨材料具有電極電勢低、比容量高、儲量豐富、價格低廉、環境污染小等諸多優勢，因此也發展成為鋰離子電池用負極材料的理想選擇。但是，天然石墨用作電池負極材料時，存在循環性能差、容量保持率低等短板。這主要是由于鋰離子難以在石墨層間擴散，且石墨表面有許多活性點，這些活性點的存在也導致石墨表面極易發生副反應，從而導致石墨片層脫落，導致其可逆容量降低，循環性能下降。

研究發現，對負極材料進行改性處理可以顯著改善提高鋰離子電池的電化學性能，同時能夠增強電池穩定性，通過一些物理或化學的方法對負極石墨材料進行改性或包覆是一種行之有效的策略。

截止目前，已經有相當多對負極石墨材料進行改性或包覆從而提高電池可逆容量、增強容量保持率、提升電池穩定性的方案被提出并采納。但目前的改性劑一是價格昂貴，二是并沒有完全從材料特性上改良負極的電化學性質，導致整體電池的性能及穩定性提升不高。

發明內容

本發明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種鋰電池負極材料石墨的改性方法及改性石墨，該改性方法采用化學改性法對石墨負極材料進行改性處理，具有改性膜層穩定不易脫落的優點。同時，由于對石墨負極材料本身進行了化學改性，可以從材料特性上改良負極的電化學性質，從而提升整體電池的性能及穩定性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰電池負極材料石墨的改性方法，包括以下步驟：

(1)取石墨負極材料和鄰苯二甲酸酐混合，加熱反應，得到混合物；

(2)將醇加入所述混合物中反應，并進行抽濾，得到預改性石墨材料；

(3)將所述預改性石墨材料與改性劑混合，加熱進行反應，反應的產物加入熱水中溶解攪拌，再進行抽濾，即得改性石墨；步驟(3)中，所述改性劑為鄰苯二胺。

優選地，步驟(1)中，所述石墨負極材料和鄰苯二甲酸酐的質量比為(1-2)：(1-2)。

優選地，步驟(1)中，所述加熱反應的溫度為100℃-200℃，加熱反應的時間為20-40小時。

優選地，步驟(1)中，所述加熱反應的過程中是在無水無氧的條件下進行的。

優選地，步驟(2)中，所述醇與鄰苯二甲酸酐的液固比為(1-5)：1L/kg。

優選地，步驟(2)中，所述所述醇為乙醇、甲醇、丙醇或丁醇中的一種。

優選地，步驟(2)中，所述反應的時間為10-30min。

優選地，所述鄰苯二胺與鄰苯二甲酸酐的質量比為(1-1.2)：1。