[发明专利]一种高容量锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高容量锂离子电池负极材料的制备方法，包括(1)前驱体的制备、(2)前驱体的活化、(3)硬碳包覆前驱体、(4)热处理及冷却筛分等步骤。采用本发明的技术手段，可以在石墨层及层间形成纳米级微孔，增加嵌锂通道，从而提升负极的克比容量(430mAh/g)，提升幅度相对现有最好技术(372mAh/g)达到15.6％，具有的硬碳包覆层可以更好的保护纳米级微孔石墨结构，大大提高了循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料，具体涉及一种高容量锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的化学电源，因其优异的性能广泛应用于日常生活中。电极材料是影响电池性能和成本的主要因素，研究和开发电极材料对锂电池的发展有重要意义。目前商品化的锂离子电池负极采用石墨化碳，其理论嵌锂容量为372mAh/g，现有技术虽然能改善材料颗粒取向性，循环寿命也有提高，但不能改变材料内部储锂结构，存在制备的材料理论容量低于372mAh/g的问题，随着电池能量密度的不断提高，碳负极材料的克容量急需有大幅度的提高。

发明内容

本发明基于现有技术理论容量的局限性，提成一种高容量锂离子电池负极材料的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种高容量锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、前驱体的制备

将石油焦粉碎至中粒径为5-50μm颗粒，其中石油焦为生焦或熟焦；当使用生焦时，需要预先碳化粉粹一次，碳化温度800-1500℃；

(2)、前驱体的活化

使用活化剂对前驱体活化5-48h，活化温度为750-950℃；

(3)、硬碳包覆前驱体

以重量计，按100：(5-30)加入步骤(2)产物和酚醛树脂，并进行充分混合，然后在惰性气氛下1100-1500℃碳化，时间5-24h；

(4)、将步骤(3)所得产物在惰性气氛条件下，2000-3200℃热处理12-96h，冷却后混合、筛分、磁选，可得具有硬碳保护层的纳米级微孔结构石墨材料。

较佳地，所述步骤(2)中：活化剂为CO₂。

较佳地，所述步骤(2)中：活化剂为水蒸气和催化剂。

进一步地，催化剂选自碱金属、铁、铜、碳酸盐中的一种或几种。

更进一步地，催化剂比例按重量计是前驱体的0.5-5％。

本发明的制备方法从材料颗粒间结构着手，使用粘结剂(沥青、树脂)，通过二次造粒技术，提高了材料的各项同性度；同时采用材料表面处理，在基核材料表面通过包覆不同结构材料，形成所谓的“核壳”，以此来保护基核材料，延长材料的使用周期。

本发明引入活化剂(水蒸气、CO₂)，在催化剂(碱金属、铁、铜、碳酸盐等)作用下通过气化部分碳原子，在碳负极材料碳层及碳层间引入纳米级微孔结构，形成碳层-微孔储锂结构，增加材料的克比容量，并且在其表面制造了硬碳保护层，有效保护了多孔结构的稳定性。

现有的技术手段不能改变石墨内部结构，采用本发明的技术手段，可以在石墨层及层间形成纳米级微孔，增加嵌锂通道，从而提升负极的克比容量(430mAh/g)，提升幅度相对现有最好技术(372mAh/g)达到15.6％，具有的硬碳包覆层可以更好的保护纳米级微孔石墨结构，大大提高了循环稳定性.

具体实施方式

以下结合具体实施例，对发明进行详细说明。

实施例1：