[发明专利]一种复合碳材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种复合碳材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池一般使用碳材料作为负极材料，碳材料可以可逆的嵌入、脱嵌锂离子。碳材料由六角形的石墨片层网面堆积而成，对于确定的微晶显示出特有的边缘、底面特征，具有各向异性反应性质。其中，碳材料微晶的边缘部分具有较强的电荷密度、电场强度较大，具有较高的反应性；相反，碳材料微晶的底面部分则电荷密度较小、电场较弱，反应性较差，因此电化学反应主要集中发生在碳材料微晶的边缘部分。为了减缓碳材料表面的不均匀反应性质，马树华等人在“锂离子电池负极碳材料的表面改性与修饰”，电化学，1997.3(3)：293-296中提出在碳材料上人工沉积、施加一层锂离子导通的固体电解质薄膜，当该固体电解质薄膜足够致密时，可以达到对电子及溶剂化的锂离子绝缘、而仅对去溶剂化的锂离子导通的状态。

其中，CN 1710734A公开了一种改性碳负极材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)表面反应：将含锂化合物分散在水中，然后将碳负极材料浸渍在水分散体系中，在0-200℃反应1分钟-400小时；(2)过滤洗涤：将经步骤(1)处理过的碳负极材料与水分离，然后洗涤至中性；(3)干燥：将步骤(2)得到的产物在20-200℃的温度下干燥，得到改性碳负极材料。该方法得到的改性碳负极材料的表面含有锂化合物，该锂化合物层作为所述固体电解质薄膜，可以在一定程度上达到对电子及溶剂化的锂离子绝缘的状态，改善由该改性碳负极材料制得的锂离子电池的循环性能。但是，由该方法得到的改性碳负极材料表面的锂化合物层不够致密，不能达到完全对电子及溶剂化的锂离子绝缘的状态，因此由该改性碳负极材料制得的锂离子电池的比容量和首次充放电效率仍然较低、循环性能仍然较差。

发明内容

本发明的目的是为了克服由现有方法的改性负极材料制得的锂离子电池的比容量和首次充放电效率较低、循环性能较差的缺点，提供一种复合碳材料的制备方法，由该方法制得的复合碳材料能够提高锂离子电池的比容量和首次充放电效率并改善锂离子电池的循环性能。

本发明提供了一种复合碳材料的制备方法，该方法包括将碳材料与含有锂化合物的悬浮液接触，其中，所述悬浮液还含有表面活性剂，该表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。

本发明提供的复合碳材料的制备方法所使用的悬浮液中还含有表面活性剂，可以使锂化合物在悬浮液中均匀分散，制得的复合碳材料表面形成的锂化合物层更加致密，可以达到完全对电子及溶剂化的锂离子绝缘的状态，提高锂离子电池的比容量和首次充放电效率并改善锂离子电池的循环性能。

具体实施方式

本发明提供的复合碳材料的制备方法，该方法包括将碳材料与含有锂化合物的悬浮液接触，其中，所述悬浮液还含有表面活性剂，该表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂。

所述阴离子表面活性剂可以为现有的各种阴离子表面活性剂，例如，可以为脂肪酸皂、烷基磺酸盐和烷基苯基磺酸盐中的一种或几种。脂肪酸皂的例子包括但不限于月桂酸钠。烷基磺酸盐的例子包括但不限于十二烷基磺酸钠。烷基苯基磺酸盐的例子包括但不限于十二烷基苯磺酸钠。

所述非离子表面活性剂可以为现有的各种非离子表面活性剂，例如，可以为脂肪酸聚氧乙烯酯和聚乙烯醇中的一种或几种。脂肪酸聚氧乙烯酯的例子包括但不限于油酸聚氧乙烯酯、硬脂酸聚氧乙烯酯、月桂酸聚氧乙烯酯。

当使用聚乙烯醇作为表面活性剂时，制得的复合碳材料可以更好地提高锂离子电池的比容量和首次充放电效率并改善锂离子电池的循环性能，因此所述表面活性剂优选为聚乙烯醇。所述聚乙烯醇的结构式为-(CH₂CHOH)_n-，本发明中，聚乙烯醇的醇解度优选为80-95％，更优选为85-90％；聚乙烯醇的中值聚合度优选为1500-3000，更优选为1500-2500。

上述各种表面活性剂均可以商购得到。

其中，所述悬浮液通过将锂化合物和表面活性剂加入到分散介质中而制得。在所述悬浮液中，以100重量份的分散介质为基准，表面活性剂的加入量可以为0.01-20重量份，优选为0.05-10重量份，更优选为0.1-5重量份；锂化合物的加入量可以为0.01-50重量份，优选为0.05-20重量份，更优选为0.1-10重量份。