[发明专利]碳纳米管改性的电池负极

权利要求书

1.一种制备锂离子电池负极复合材料的方法，其步骤包括：

将碳纳米管分散在一种粘结材料中以形成碳纳米管和该粘合材料的混合物；

将包含该粘结材料以及分散在该粘结材料上的碳纳米管的混合物液化成糊状物质；

将石墨粒子与包含有碳纳米管的该糊状物质混合，使石墨粒子表面包覆该糊状物质；

对混合有石墨粒子的糊状物质进行碳化处理；

对碳纳米管和石墨粒子进行石墨化处理，形成碳-碳复合物，其中碳纳米管键合到石墨粒子上；

将该碳-碳复合物作为锂离子电池负极的至少一部分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：石墨化步骤在石墨化炉中的真空条件下进行。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：石墨化处理的温度高于2000℃，时间长于1小时。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在石墨化产生的碳-碳复合物中，碳纳米管和石墨粒子由碳-碳键连接成网络结构。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：液化步骤采用热融化所述混合物或者将所述混合物溶解在溶剂中。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述粘结材料是聚合物粘接剂或者大分子材料。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述聚合物粘接剂是热塑性、热固性聚合物，或者是石油沥青。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：用双螺杆挤出机、三辊破碎机、高剪切混和器、气流粉碎机或者球磨机将碳纳米管分散在粘合材料中。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述糊状物质中碳纳米管的浓度范围为5%至25%。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述碳纳米管的浓度为石墨粒子的0.1-10wt%。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：碳化步骤包括升高混合了石墨粒子的糊状物质的温度。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在碳化和石墨化后，碳-碳复合物中非碳杂质含量小于0.1%。

13.一种改性的锂离子电池负极，其特征在于，包括：

石墨粒子；以及

碳纳米管，包括端部和壁部，碳纳米管在该端部或沿该壁部通过原子键合至所述石墨粒子表面。

14.如权利要求13所述的电池负极，其特征在于：石墨粒子是天然石墨、合成石墨、中间相炭微球，或者它们的混合物。

15.如权利要求13所述的电池负极，其特征在于：碳纳米管是多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、碳纳米纤维、气相生长碳纤维，和/或它们的混合物。

16.如权利要求15所述的电池负极，其特征在于：碳纳米管的直径范围为0.8nm至300nm。

17.如权利要求16所述的电池负极，其特征在于：碳纳米管的直径范围为3nm至70nm。

18.如权利要求13所述的电池负极，其特征在于：石墨粒子和碳纳米管的复合物中非碳杂质含量小于0.1%。

19.如权利要求18所述的电池负极，其特征在于：石墨粒子和碳纳米管的复合物中非碳杂质含量小于100ppm。

20.如权利要求13所述的电池负极，其特征在于：碳纳米管的浓度为石墨粒子的0.1-10wt%。

21.如权利要求13所述的电池负极，其特征在于：在500次充放电循环后，所述负极的容量损失少于5%。

22.一种锂离子电池，其特征在于，包括：

一个被构造成可通过电解液中锂离子的隔离板；

一个正极；以及

一个负极，该负极采用碳-碳复合物，该碳-碳复合物包括通过石墨化而由碳-碳键连接的碳纳米管和石墨粒子，该碳纳米管和石墨粒子被碳键连接形成网络结构。

23.如权利要求22所述的锂离子电池，其特征在于：在500次充放电循环后，所述负极的容量损失少于5%。