[發明專利]一種新型鋰電池負極包覆瀝青的制備方法

在審

• 申請號: 202210630006.1
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114854169A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 聶飛
• 申請（專利權）人: 廣州碳加科技有限公司
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08L95/00;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新型鋰電池負極包覆瀝青的制備方法，涉及新型碳材料、電池能源技術領域，本發明包括如下步驟：利用原料篩選工藝篩選原料植物基酚醛樹脂和原料改質煤瀝青；對篩選后的原料植物基酚醛樹脂和原料改質煤瀝青利用原料調制及預處理工藝進行處理；對進行處理后的的原料利用熱致化學交聯改性工藝進行改性處理。本發明是以植物基酚醛樹脂(硬炭)與改質煤瀝青(軟炭)按一定比例調配，經熱致改性、化學交聯的一種新型軟、硬炭復合型包覆瀝青。它兼顧了軟炭和硬炭的一切優點，同時克服了軟炭和硬炭的所有缺點。成功地解決了鋰電池負極材料的核心為石墨，次殼層為軟炭，外殼層為硬炭的理想負極材料問題。

技術領域

本發明涉及新型碳材料、電池能源技術領域，尤其涉及一種新型鋰電池負極包覆瀝青的制備方法。

背景技術

負極材料是鋰離子電池實現小型化、高容量化的關鍵。目前，商品化鋰離子電池的負極材料多為炭材料，其中石墨類(天然石墨、人造石墨)的使用是主流之一，但石墨與電解液的相容性差，炭負極上發生有機溶劑的不可逆分解會對電極行為產生負面影響，使石墨層發生膨脹和收縮，導致其剝落，從而降低循環效率。為了改善石墨這些缺陷，需要對其進行改性處理。

常用的改性方法是在石墨類材料外表包覆一層無定形炭。

包覆的目的是：

通過包覆降低石墨的比表面積，改變石墨的表面結構，以降低首次循環的不可逆容量，提高可逆容量。

通過包覆層將石墨活性表面覆蓋住，阻止電解液直接與石墨接觸，避免鋰離子、電解液、石墨在充放電時形成SEI膜。SEI膜的形成消耗鋰電池中有限的鋰離子、電解液及石墨，從而降低電容量，同時還增加了電極/電解液間的界面電阻。

通過包覆，包覆層與石墨的緊密結合，有利于阻止充放電時石墨的膨脹和收縮引起的石墨層間脫落，提高其循環性能。

無定形炭一般指軟炭和硬炭。

軟炭

軟炭即易石墨化炭，是指在2500℃以上的高溫下能石墨化的無定形炭。軟炭的結晶度較石墨低，晶粒尺寸小，晶面間距(d002)一般為0.35nm左右。

硬炭

硬炭即難石墨化炭，是高分子聚合物的熱解炭，這類炭在2500℃以上的高溫下也難以石墨化，通常硬炭的晶粒更小，晶粒取向更為不規則，晶面間距(d002)一般為0.35～0.4nm。另外，硬炭通常密度更小，表面多孔。

硬炭、軟炭、石墨都可用于負極材料，三者之間性能比較如下：

不可逆容量： 硬炭軟炭石墨

嵌(脫)鋰： 硬炭軟炭石墨

循環性能： 硬炭軟炭石墨

比表面積： 硬炭軟炭石墨

倍率性： 硬炭軟炭石墨

層間距： 硬炭軟炭石墨

粘結性能： 硬炭軟炭

比電容量： 石墨軟炭硬炭

密度： 石墨軟炭硬炭

從中可以看出，硬炭、軟炭、石墨對于鋰離子電池各有優缺點，最理想的結合應是核心為石墨，次殼層為軟炭，外殼層為硬炭，為此我們提出一種新型鋰電池負極包覆瀝青的制備方法來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種新型鋰電池負極包覆瀝青的制備方法。