[发明专利]一种低温锂离子电池负极膨胀石墨

说明书

技术领域

本发明涉及一种微膨胀石墨负极材料，特别是涉及一种可应用于低温锂离子电池的膨胀石墨负极材料。

背景技术

石墨是目前锂离子电池通用的负极材料。石墨具有稳定的层状结构，层间距为，该间距和锂离子的直径非常接近，故锂离子可以有顺序地插于石墨层间，实现负极的储锂能力。石墨的化学稳定性好，在用作锂离子电池负极时，基本不和电极材料以及锂离子发生副反应，在脱嵌过程中保持石墨层的稳定结构，故尔是一种非常安全的锂离子电池负极材料。石墨在进行电化学插锂时，在首次插锂时，由于外界施加的电压，会促进与电解液反应，形成稳定的SEI膜，这种膜能在后期的电池循环中保护石墨电极，并有效隔离了电解液，故不会在后期循环中在此损耗电池容量。石墨的成膜电位较容量实现电位高，故可以充分成膜后在进行插锂，而石墨的成膜消耗锂较少，对总体电池容量损失较少，因此是目前最成熟并广泛使用的负极材料。

然而石墨的层状结构也导致了其低温问题的出现，石墨在低温时层间距基本保持不变，而低温时的电解液中离子扩散能力已经下降了一个数量级，故原先的层间距对于锂离子已经无法很顺利插入，这使得石墨在低温时的插锂能力下降，严重影响了整体电池的低温充电能力。

目前通常采用在电解液中加入添加剂来改善电解液和石墨的界面，从而达到改善低温充电能力，但这种方法并不针对石墨低温插锂的固有问题，也不能有效的解决石墨的低温插锂问题，对整体电池的改善能力有限，不足以适应目前对锂离子电池提出的低温工作要求。

发明内容

本发明为了从根本上解决石墨低温插锂的问题，在不对石墨结构做很大改动的前提下，对石墨的层间距做略微膨胀，更有效地使锂离子在低温中插入石墨层间，实现负极的低温储锂需求。

本发明的目的是提供一种可用于低温锂离子电池的负极膨胀石墨。

本发明的实施方案如下：

一种低温锂离子电池负极膨胀石墨，其制备步骤如下：（1）将电池级粉体石墨与浓酸混合后磁力搅拌后，通过抽虑分离粉体，并对粉体洗涤，真空保温干燥；（2）干燥后的粉体与葡萄糖通过丙酮球磨后，真空保温干燥；（3）干燥后研磨，并在惰性气体中保温后冷却至室温；所述粉体石墨与浓酸的摩尔比为1：10～20，所述浓酸为浓硝酸或浓硫酸中的至少一种；所述丙酮球磨时，粉体与葡萄糖的质量比为1：0.125。

所述步骤（1）磁力搅拌的时间为1～12小时，控制转速在60r/min。

所述抽虑的压力为-0.1MPa。

所述对粉体洗涤使用的是蒸馏水，直到洗液PH=5为止。

所述洗涤后的粉体在80℃真空环境保温12小时使其充分干燥。

所述步骤（2）所述丙酮球磨的时间为3小时。

所述丙酮球磨后的样品在80℃真空环境保温12小时使其充分干燥。

所述步骤（3）中，研磨后，以10℃/min升温速率升温，在惰性气体中600～800℃保温2～10小时，冷却到室温，得到微膨胀石墨。

所述石墨可以是购买的锂离子电池负极材料，是电池级粉体。

所述的浓硝酸是纯度等于65%的分析纯试剂，浓硫酸是纯度等于98%的分析纯试剂。

所述的蒸馏水是二次蒸馏水。

所述的葡萄糖是纯度大于或者等于98%的分析纯粉体。

所述使用的球磨罐和球的材质均是玛瑙，使用的球磨介质高纯丙酮是纯度大于或者等于99.9%的分析纯溶剂。

所述升温速率是10℃/min，保护气氛氩气是纯度大于或者等于99.9%的高纯气体。

本发明的有益效果是，

得到的微膨胀石墨常温容量达到400mAh/g，能在-20℃正常工作，该方法制备的微膨胀石墨是锂离子动力电池理想的负极材料。

附图说明

图1是实施例1样品的常温0.1C充放电图。

图2是实施例1样品的-20℃0.1C充放电图。

具体实施方式

以下结合实施例对发明作详细说明。

实施例1: