[发明专利]锂离子电池用正、负极材料及其改性方法

权利要求书

1.一种锂离子电池用正、负极材料，所述锂离子电池用正、负极材料具有球状、类球型、椭圆或块状微观结构，其特征在于：所述球状、类球型、椭圆或块状表面包覆有一层网状结构的碳纳米管或纳米碳纤维，负极材料的包覆层厚度为1～400nm，正极材料的包覆量为电极材料的0.5～5％。

2.根据权利要求2所述的锂离子电池用正、负极材料，其特征在于：所述锂离子电池用正、负极材料粒度为5～30μm。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池用正、负极材料，其特征在于：所述负极石墨材料的放电容量为340～380mAh/g，晶体层间距在0.336～0.346nm之间。

4.一种锂离子电池用正、负极材料的改性方法，包括以下步骤：一、将电极材料与催化剂按质量比100∶0.1～5机械混合后，放入加热反应装置中，通以碳源气体，并通以保护性气体作为载源气体，以0.2～10℃/分钟的升温速度升到400～900℃之后保温1～72小时，生成碳纳米管或纳米碳纤维，形成电极材料、催化剂与碳纳米管或纳米碳纤维的混合物；所述电极材料包括正极材料和负极材料，其形状为球状、类球型、椭圆或块状，正极材料为磷酸系正极材料、硅酸系正极材料、过渡族金属及其衍生物正极材料，负极材料为石墨类或非石墨类负极材料；所述催化剂为铁、铁氧化物、钴、钴氧化物、镍、镍氧化物、二茂铁或泡沫镍；所述碳源气体为甲烷、乙烷、乙烯、乙炔或二甲苯；所述保护性气体为氮气、氦气或氩气；二、把电极材料、催化剂与碳纳米管或纳米碳纤维的混合物冷却后与氧化剂按照1∶1～100的质量比加入反应釜中，加水搅拌均匀使其成糊状物；所述氧化剂是高氯酸钾、重铬酸钾、浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、过硫酸钠和氢氟酸中任两种或三种的混合物；三、将糊状物以0.2～10℃/分钟的加热速度加热到50～400℃的温度下反应1～20小时，制得电极材料表面包覆有一层网状结构的碳纳米管或纳米碳纤维材料。

5.根据权利要求4所述的锂离子电池用正、负极材料的改性方法，其特征在于：所述电极材料表面包覆有一层网状结构的碳纳米管或纳米碳纤维材料经过冷却、洗涤、分离、烘干、筛分。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池用正、负极材料的改性方法，其特征在于：所述碳源气体和保护性气体的体积比为0.1～10∶1。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池用正、负极材料的改性方法，其特征在于：所述加热反应装置为管式炉、马弗炉或回转炉，所述机械混合方式采用湿法搅拌磨、行星式球磨机或滚筒球磨，机械混合材质为不锈钢、玛瑙和氧化锆中的一种或两种的混合材质。

8.一种锂离子电池用正、负极材料的改性方法，包括以下步骤：一、配置质量浓度为0.1～30％的分散剂溶液，将碳纳米管或纳米碳纤维加入其中，碳纳米管或纳米碳纤维占分散剂溶液的质量浓度为1～10％，分散处理1～100小时，得到碳纳米管或纳米碳纤维分散液；所述分散剂是乙醇、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化氨、聚丙烯酸、壬基苯氧基聚氧乙烯乙醇类表面活性剂和乙二醇中的一种以上的混合物；二、将电极材料，其与碳纳米管或纳米碳纤维的质量比为100∶0.5～5，放入分散液中分散处理1～20小时后干燥，得到表面包覆有一层网状结构的碳纳米管或纳米碳纤维的电极材料；所述电极材料包括正极材料和负极材料，其形状为球状、类球型、椭圆或块状，正极材料为磷酸系正极材料、硅酸系正极材料、过渡族金属及其衍生物正极材料，负极材料为石墨类或非石墨类负极材料。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池用正、负极材料的改性方法，其特征在于：所述电极材料表面包覆有一层网状结构的碳纳米管或纳米碳纤维材经干燥、筛分。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池用正、负极材料的改性方法：其特征在于：所述的分散处理采用超声设备、高速搅拌机和乳化设备其中的一种或两种以上组合使用。