[发明专利]一种碳-碳复合锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其指一种碳-碳复合锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

随着电子技术地不断发展，尤其是便携式电子设备以及电动汽车的应用和普及，对于高比能量，长循环使用寿命的锂离子电池的需求量也大为增加。而锂离子电池负极材料则是其关键技术，其质量如何直接决定锂电池质量好坏。现有锂离子电池一般以石墨做为负极材料，且一般呈鳞片状，鳞片状石墨用作锂离子电池负极材料的不足之处在于石墨层间以较弱的分子间作用力即范德华力结合，充电时，随着溶剂化锂离子的嵌入，层与层之间会产生剥离并形成新的表面，有机电解液在新形成的表面上不断还原分解形成新的SEI膜，既消耗了大量的锂离子，加大了首次不可逆容量损失，同时由于溶剂化锂离子的嵌入和脱出会引起石墨颗粒的体积膨胀和收缩，致使颗粒间的通电网路部分中断，因此循环性能很差。目前，通常克服以上材料缺陷的手段是通过对鳞片状石墨进行形貌整形和表面进行热解包覆来实现，这样处理，虽然在一定程度上材料性能有所改善，但是以上的缺陷依然存在，极大地限制了锂离子电池的应用范围。

发明内容

本发明针对现有技术之不足和缺陷，提供一种碳碳复合锂离子电池负极材料的制备方法，所得碳碳复合锂离子电池负极材料具有高比能量，长循环使用寿命等特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明一种碳-碳复合锂离子电池负极材料的制备方法，依次包括如下步骤：

(1)准备球形石墨；

(2)包覆材料的制备：分别称取有机软碳材料和有机硬碳材料，将有机软碳材料和有机硬碳材料充分混合，并熔化搅拌成膏状物，冷却膏状物，后粉碎成微粒状，得包覆材料；其中，所述的有机软碳材料与有机硬碳材料的质量比为100∶10-30；所述的熔化搅拌的温度为180-220℃；所述的包覆材料的粒径为2um-6um，粉碎操作在气流磨中进行。

(3)包覆球形石墨：将步骤(1)所述球形石墨与步骤(2)所述包覆材料进行充分搅拌混合，包覆材料充分附着于球形石墨上形成包覆材料层；其中，所述的球形石墨与包覆材料的质量比为100∶3-12；所述搅拌混合的时间为1-4小时。

(4)形成包覆层：对附着有包覆材料层的球形石墨进行加温处理，将包覆材料层的有机成分挥发，包覆材料层形成完整包覆层，得半成品材料；其中，所述的加热处理的温度为400-600℃，升温过程时间为1.5-2小时，保温过程时间为1.5-2小时。

(5)半成品高温处理：将步骤(4)所得半成品材料经高温处理，在包覆层表面形成网状结构以及若干纳米孔或纳米通道或纳米裂纹，得成品材料。其中，所述高温处理的温度为3000-3300℃，高温处理的时间为4-7天。

本发明通过对球形石墨地行表面改性和结构调整，以改性后的球形石墨为形核基体，使用碳-碳材料进行包覆，通过高温热处理，使球形石墨表面部分无序化，并且以合金化的碳-碳材料在球形石墨表面形成网架结构，增加表面强度，同时在包覆层上形成若干纳米孔或者纳米通道等结构，锂离子在其中的嵌入或者脱嵌不但可以按化学式计量LiC6进行，而且还可以由非化学计量嵌入或者脱嵌，其比容量比大大增加，远远超过LiC6的理论值372mAh/g，因此使锂离子电池的比能量大大增加。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例1