[发明专利]锂离子动力电池改性石墨负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种锂离子动力电池改性石墨负极材料的制备方法，属于电池生产制备技术领域。

背景技术

锂离子电池是上个世纪九十年代以来继镍氢电池之后的新一代二次电池，因其具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应等优点，成为当今社会中的首选电源。而在锂电小型化技术相对成熟后，开发大型锂离子动力电池及其相关材料成为迫切需求。而目前影响动力电池发展的瓶颈：一为成本，二是电池性能（高倍率充放电性能、快速充放电时间、较长的循环寿命以及对恶劣环境的适应性等）。

其中电池负极材料的选择直接影响到锂离子电池的性能。当前商品化锂离子电池负极材料有石墨、 乙炔黑、 石油、焦炭、MCMB等。与其它负极材料相比，石墨除了具有较高的比容量外，锂的嵌入-脱出电位低，在0.00～0.25V（vs.Li/Li⁺）之间， 接近于锂的电极电位，锂在石墨层状结构中的嵌入和脱出过程可逆，并且成本低廉、无毒、放电状态时在空气中比较稳定，避免使用活泼的金属锂，使其安全性大大提高。然而，石墨材料的缺点也很明显：一是石墨插层化合物的晶面层间距（d =0.37 nm），要大于石墨的层间距（d (002) ≤0.34 nm），致使在充放电过程中，石墨层间距改变，造成石墨墨片剥落、粉化，导致电池循环性能不理想；二是与电解液的相容性较差；三是其振实密度比较低。为了克服石墨材料的上述不足，对石墨材料进行改性已成为近年来碳负极研究的热点，主要的改性方法有碳包覆、表面氧化、金属包覆、机械活化和掺杂等。

目前通常采用的方法是碳包覆方式，主要有化学气相沉积法、液相法和固相法。但大部分工艺较复杂，实用性不强，本发明投入少，工艺简单，成本低廉，具有潜在的工业化可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子动力电池石墨负极材料的制备方法。其工艺简单、投入少，碳包覆的比较完整。

本发明的技术解决方案如下：

（1）在不断搅拌下，将易溶性糖类物质溶解于去离子水中，使其变成糖类的稀释溶液；

（2）将天然石墨缓慢加入到上述步骤（1）的糖类溶液中，控制温度在80～95℃，强烈搅拌，直至将去离子水蒸干；

（3）将步骤（2）得到的混合物在100～150℃下抽真空烘干；

（4）将步骤（3）烘干后的混合物装入瓷方舟中，轻微压实，在惰性气体N₂或Ar保护下，直接进行高温煅烧即可。

上述步骤（1）所用易溶性糖类物质为蔗糖、葡萄糖或者易溶淀粉；

步骤（2）所用天然石墨的形貌为球形或者近球形，其与易溶性糖类物质的质量比为10:1.0～2.0；

步骤（3）烘干时间为12～24h；

步骤（4）所述煅烧过程为以1～10℃/min的速度升至600～1200℃，保温0.5～5h，然后自然冷却到室温，将所得的产物粉碎，即可得到改性的石墨负极材料。

本发明与现有技术相比具有如下的有益效果：

本发明利用易溶性糖类物质，先溶解到去离子水中，然后再将石墨加入，强烈搅拌下使其更均匀的被糖类物质包覆，最后高温裂解的无定形的碳也能完整的包覆在石墨表面，从而更有利于大电流放电，提高电池的循环性能；本发明工艺流程简单，生产成本低，具有大规模工业生产的潜能。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明，列举以下实例，但其对本发明没有任何限制。

实施例1

（1）在不断搅拌下，将2g蔗糖溶解于100ml去离子水中，使其变成稀释的溶液；

（2）将20g天然石墨缓慢加入到上述溶液中，控制温度在85℃，强烈搅拌，直至将去离子水蒸干；

（3）将步骤（2）得到的混合物在100℃下抽真空烘干24h；

（4）将步骤（3）烘干后的混合物装入瓷方舟中，轻微压实，在惰性气体N₂或Ar保护下，以5℃/min升温到700℃，保温3h，然后自然冷却到室温，将所得的产物粉碎，即可得到改性的石墨负极材料。

实施例2

（1）在不断搅拌下，将3g葡萄糖溶解于150ml去离子水中，使其变成稀释的溶液；

（2）将30g天然石墨缓慢加入到上述溶液中，控制温度在95℃，强烈搅拌，直至将去离子水蒸干；

（3）将步骤（2）得到的混合物110℃抽真空烘干18h；