[发明专利]一种锂离子动力电池的容量型负极材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力锂离子动力电池容量型负极材料及其制备方法，特别是涉及一种小粒径天然石墨复合负极材料及其制备方法。

背景技术

动力锂离子电池负极材料随着动力锂离子电池的快速发展而受到广泛的关注。传统的锂离子动力电池用负极材料的容量低、循环性能和倍率性能都比较差、且存在着安全性能方面的问题。 如中国专利CN101383412A提出利用针状焦、B4C、炭原丝及C5小时12O6按照一定比例，经过煅烧、鄂破、粉碎、分级、石墨化、混合及烘干等步骤，尽管在动力电池方面有一定的优势，但是在电池容量方面还有提升的空间。又如专利CN1393397A提出单纯用酚醛树脂做为锂离子电池负极材料，该方法为将六次甲基四胺与酚醛树脂配成溶液，然后加入无氧化二磷，将溶液加热回流，再经过搅拌、热固化及炭化处理，最终得到所述负极材料，该材料尽管首次放电容量可以达到460mA小时/g ，但材料初期循环的不可逆容量损失过大，20周循环容量衰减20%以上。

所以为了满足动力锂离子电池快速发展的需求，急需要一种复合动力锂离子动力电池容量性能的负极材料。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题，提供一种锂离子动力电池容量型负极材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种锂离子动力电池容量型负极材料，所述的负极材料为具有包覆的核壳结构的复合石墨负极材料，所述的核是平均粒径为4.0～15.0μm粒度分布范围为0～80.0μm的天然石墨，所述的壳为酚醛树脂碳化后形成的硬碳。

作为上述技术方案的优选，所述负极材料的d002峰为0.335～0.336nm。

作为上述技术方案的优选，所述的复合石墨负极材料的粒径为4.0～15.0??m，粒度分布范围为0～80.0μm。

本发明的另一个目的是提供一种用于制备上述负极材料的方法。

一种锂离子动力电池容量型负极材料的制备方法，按下列顺序步骤进行：

①在质量浓度为5～10%的酚醛树脂的无水乙醇溶液中，加入天然石墨粉，天然石墨粉和酚醛树脂的重量比为1：(0.01～0.5)，混合搅拌2～4小时;

②将上述混合物置入干燥箱中，在80～120℃条件下保持3～5小时；

③将上述烘干后的材料置入炭化炉中，在惰性气体氛围下，于800～1200℃热处理2～8小时，即得到所需复合材料。

本发明锂离子动力电池负极材料的制造方法中，所使用的天然石墨的颗粒为类球形，其平均粒径为D50=4.0～15.0??m；酚醛树脂为氨酚醛树脂，固含量为50～70%，固化温度为120～180℃，碳含量为60～80%。

本发明提供的锂离子动力电池容量型负极材料是一种用小粒径天然石墨和酚醛树脂制成的复合负极材料，其主要特点是通过在天然石墨表面热解酚醛树脂，形成一种天然石墨包覆硬碳材料的核壳结构，综合利用天然石墨和硬碳材料的优点，克服了传统天然石墨首次不可逆容量大、循环性能差等缺点，制备出一种容量、循环、倍率等电化学性能优异，与电解液相溶性好的动力锂离子电池负极材料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明综合利用了天然石墨和硬碳材料的优点，克服了传统天然石墨首次不可逆容量大、循环性能差等缺点；

2、本发明容量、循环、倍率等电化学性能优异，与电解液相溶性好；

3、本发明方法操作方便，易于实施。

附图说明

图1是本发明实施例三的产品形貌特征图。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例一

一种锂离子动力电池容量型负极材料，是通过以下方法制得的：

① 称取酚醛树脂的无水乙醇溶液15.5g，加入140g无水乙醇把固含量稀释到5.7%，然后在稀释后的溶液中加入200g平均粒径3.0～9.0??m的天然石墨，天然石墨和酚醛树脂的重量比为100：4.4，将上述混合物在搅拌斧中进行机械搅拌2～4小时，使天然石墨和酚醛树脂混合均匀；

②将混合均匀后的溶液置入干燥箱中，按5～10℃/min升温速率加热至80～120℃，保持3～5小时进行干燥；

③取出干燥后的材料，装入坩埚，然后置入炭化炉中，在氮气保护下，按5～10℃/min升温速率加热至800℃，保持2小时后自然降至室温；