[发明专利]一种锂离子电池用复合材料、其制备方法和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用复合材料、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种工艺成熟的电化学电源体系已经应用于人们日常生活的各个方面，并在动力电池汽车上被应用。当前应用较广、综合性能较佳的锂离子电池用复合材料虽然在容量、效率和吸液性能等方面具有较好的表现，但作为二次电池，锂离子电池的取向性能和循环性能也备受关注。而目前锂离子电池中所使用材料的这两方面性能往往不理想，或者这两方面性能与其它优良性能不能兼容。要在保证容量、效率和吸液性能优良的基础上提升取向性能和循环性能，必须提高石墨取向性。目前所采用的提升取向性技术主要存在工艺条件苛刻、技术复杂和成本较高的缺点，而且对取向性能提高的贡献有限。

中国发明专利申请CN 102637859A公开了一种锂离子电池及其石墨负极材料及其制备方法，所述石墨负极材料的制备方法包括：第一步，采用含炭量为60％～80％的沥青和焦炭颗粒在真空容器中混捏粘结成混合颗粒；第二步，对混合颗粒进行碳化处理，然后用含炭量为30％～50％的沥青对碳化后的颗粒在真空容器中进行混捏和热处理，然后再次对颗粒进行炭化处理。所述方法得到的石墨负极材料的各向同性尚不能满足作为优异取向性能的锂离子电池负极材料的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池用复合材料、其制备方法和锂离子电池。所述复合材料具有高取向性、高容量、高倍率性能和长循环寿命；所述制备方法条件温和、工艺简单且成本较低。

为实现本发明的目的，本发明包括以下内容：

在第一方面，本发明提供一种锂离子电池用复合材料，所述复合材料具有各向同性，其包括作为支撑骨架的碳材料和嵌入所述碳材料内部的石墨颗粒，其中所述碳材料为粘结剂热处理后的产物；所述石墨颗粒为天然石墨或由天然石墨和辅料复合而成的天然复合石墨，所述石墨颗粒占所述复合材料总质量的50.0%～99.9%，例如50.0%、52.6%、55.2%、60.0%、63.8%、67.5%、70.0%、72.9%、74.7%、80.0%、86.4%、88.1%、92.7%、95.6%或99.9%等。

优选地，所述复合材料利用X射线衍射求得的（110）面的峰强度I₁₁₀与（002）面的峰强度I₀₀₂之比I₁₁₀/I₀₀₂为0.020以上，例如0.020、0.021、0.023、0.024、0.025、0.026、0.029、0.035、0.039或0.040等。

优选地，所述辅料为人造石墨、中间相炭微球、针状焦、石油焦、硼及硼化合物、磷及磷化合物、硅及硅化合物中的1种或至少2种的组合。所述组合典型但非限制性的实例有：人造石墨和中间相炭微球的组合，人造石墨和针状焦的组合，针状焦和硅化合物的组合，中间相炭微球和硼化合物的组合。

优选地，所述辅料的加入量为所述天然复合石墨总质量的0.1%～50.0%，例如0.2%、0.5%、0.8%、1.2%、2.0%、4.0%、7.0%、10.0%、30.0%、42.0%、46.0%或48.0%。

优选地，所述复合材料的粒度中值D₅₀为3.000～30.000μm，优选为3.000～22.000μm，例如3.667μm、7.875μm、14.342μm、17.642μm、20.817μm或21.093μm。

优选地，所述复合材料的比表面积为1.000～15.000m²/g，更优选为2.000～8.000m²/g，例如2.119m²/g、3.043m²/g、3.852m²/g、3.901m²/g、4.219m²/g、5.364m²/g、6.676m²/g或7.932m²/g。

优选地，所述复合材料的振实密度为0.200～1.200g/cc，更优选为0.600～1.100g/cc，例如0.619g/cc、0.738g/cc、0.897g/cc、0.909g/cc、0.987g/cc、1.009g/cc、1.020g/cc、1.023g/cc或1.070g/cc。本文中，单位g/cc，即g/mL或g/cm³。