[發(fā)明專利]一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110472189.4
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113258047B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 闞國鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南九華碳素高科有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M4/1395;H01M4/04;H01M10/0525;H01M10/058;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 長沙鑫澤信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43247
• 代理人: 尹鋒

1.一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、碳源的制備

將碳/碳復(fù)合材料余料碾碎過50-150目篩，經(jīng)400-600℃灼燒，再與強(qiáng)堿混合，在80-100℃下攪拌至水份全部蒸發(fā)，然后通過石墨化爐進(jìn)行石墨化處理，得到碳源；

S2、碳源的純化

將步驟S1得到的所述碳源放入蒸餾水中，并在60-80℃下攪拌1-5h，過濾，然后將過濾得到的濾餅用蒸餾水反復(fù)洗滌，洗至中性，烘干后，得到純化后的碳源；

S3、混合料的制備

將純化后的碳源與硅粉、硼、蔗糖混合，球磨1-5h，得到混合料；

S4、碳化物的制備

將步驟S3得到的所述混合料放入碳化爐中，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，在50-200rad/min攪拌下，以5℃/min的升溫速率，升溫至600-950度，保溫5-24h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然降至50-100℃，得碳化物；

S5、鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的制備

將步驟S4得到的所述碳化物進(jìn)行球化，球化時間為2-20min，過200-500目篩，得到鋰離子電池硅碳負(fù)極材料；

在步驟S1中，所述強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，所述強(qiáng)堿與所述碳源重量比為（0.1-1）:1；

在步驟S3中，所述硅粉純度不小于99%，粒徑為30-150nm；所述硼純度不小于99%，粒徑為15-60μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，石墨化過程為：在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，以10-20℃/min的升溫速率升溫至3200℃，保溫1-3h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下降溫至80-100℃取出，再經(jīng)粉碎，過200-500目篩網(wǎng)，得到碳源。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，每100g所述混合料中含硅粉0.1-20g、硼0.1-20g、蔗糖10-20g，余量為碳源。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，每100g所述混合料中含硅粉3-10g、硼0.3-5.0g、蔗糖15-20g，余量為碳源。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，每100g所述混合料中含硅粉8g、硼0.6g、蔗糖16g，余量為碳源。

6.一種鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于：由權(quán)利要求1-5中任一所述的鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法制備得到。

7.一種鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用方法，其特征在于：將權(quán)利要求6中所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料與乙炔黑、水性粘結(jié)劑LA133按照質(zhì)量比91:3:6混合，以二甲基吡咯烷酮為溶劑，攪拌混合均勻成漿料；將所述漿料涂在所需尺寸的銅箔上，并通過真空干燥箱在85℃下干燥12h，然后通過輥機(jī)壓制成60-90um的薄片，并將薄片在真空干燥箱中于85℃干燥6h，經(jīng)模具沖壓制成電極片；以金屬鋰片為對電極，以Celgard 2300型聚丙烯為隔膜，以1mol/LLiPF6/EC:DMC（V(EC): V(DMC) =1:1）為電解液，在相對濕度為1%以下的氬氣手套箱內(nèi)，將負(fù)極片、對電極、隔膜及電解液裝入扣式電池模型，組裝成扣式電池。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用方法，其特征在于：組裝好的所述扣式電池采用恒電流充放電，電流密度為50-100 mA/g，充放電電壓為0.001-3.5V。