[实用新型]带氟化层的石墨球

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池材料，尤其是涉及一种锂离子电池负极用的带氟化层的石墨球。

背景技术

锂离子电池的主要组成部分有正极、负极、可以传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔膜。在充电时正极材料中的锂离子开始脱离正极通过隔膜向负极方向迁移，在负极上与一个电子被还原为锂并存贮在负极材料中。放电时在负极中锂失去一个电子而变成锂离子，并通过隔膜向正极方向迁移并存贮在正极材料中。由于在充放电时锂离子是在正负极之间来回迁移，所以锂离子电池通常又称“摇椅电池”。电池正极一般是一些插锂化合物，包括LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等，负极材料主要是采用碳-锂插层化合物，电解质为溶解了LiPF₆、LiClO₄、LiAsF₆等的溶剂。溶剂主要有EC、PC、DMC、CLMC等。在充电过程巾，锂离子从LiCoO₂脱出，通过有机电解液嵌入石墨中。同时电子经由外电路进入到负极，保证负极的电荷平衡：放电时则相反，锂离子从负极中脱出回到LiCoO₂中。充放电过程中发生的是锂离子在正负极之间的移动。天然石墨是一种很好的负极材料。它的成本低、结晶程度高，提纯、粉碎、分级技术成熟，这些为其在锂离子电池行业的应用奠定了良好的基础。但天然石墨作为电池负极的缺点是：与电解液相容性差，首次充放电可逆容量低，不适合大电流充放电，循环性能差。

人们通过研究发现，石墨在首次循环过程中，由于与电解液发生反应形成SEI膜，这层薄膜允许锂离子自由穿过，防止溶剂化锂离子进入，这样在石墨表面上形成的这层SEI膜就可以防止石墨电极不被电解液进一步的腐蚀，维持良好的循环性能。但是，SEI膜的形成不可避免的会产生大的不可逆容量。因此，这个不可逆的反应主要与溶剂种类和石墨的表面结构有关。电解液对石墨材料的腐蚀分别发生在两个位置发生：一个是石墨的表面；另外一个是石墨层间，后者主要是由于溶剂化锂离子的插入到石墨层问，溶剂与石墨发生反应引起的。我们都知道石墨晶体是各向异性晶体，它有端面和基面，由于端面上有很多高活性基团，所以端面比基面活泼很多，不可逆反应大都发生在石墨的端面上。在石墨作为电极时，与电解液接触的可能是端面，也可能是基面。

发明内容

为克服上述天然石墨作为电池负极与电解液的相容性差、首次充放电可逆容量低、循环性能差的缺点，本实用新型目的在于提供一种循环性能好、可逆容量大的带氟化层的石墨球。

本实用新型的目的是通过以下技术措施实现的，一种带氟化层的石墨球，包括石墨球本体和包覆石墨球本体表面的碳氟化层。

作为一种优选方式，所述石墨球本体为圆球形或椭球形。

本实用新型通过在石墨球表面包覆一层碳氟化层，碳氟化层一方面可以增加纳米级微孔，有利于可逆容量的提高另一方面消除石墨表面活性较高的位置，将端面上的CH键转化为CFFH，使得在石墨表面电解液的还原分解反应能够均匀的进行，减少了由于发生在石墨表面曲率较大、电荷密度较大、反应活性较高的位置反应过于强烈而生成厚度不均的钝化膜，从而在石墨表面能够得到一层致密、均匀、且不易脱落的钝化膜，减少了溶剂化锂离子的共插入，抑制了电解液的进一步分解，使得电池的循环性能有所改善。氟化方法为：首先在惰性气体中，3000℃加热处理天然石墨球，纯化石墨球表层，然后在100～500℃下用氟气对石墨球进行微弱氟化处理能，能明显降低不可逆容量，提高充放电效率。

附图说明

图1为本实用新型的剖面图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1，一种带氟化层的石墨球，包括球形石墨球本体1和包覆石墨球本体1表面的碳氟化层2。

碳氟化层2可以阻止溶剂插入，有利于改善循环性能，所制备的材料可逆容量达至395mAh/g。

以上是对本实用新型带氟化层的石墨球进行了阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。