[发明专利]一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

目前，市场上普遍应用的锂离子电池负极材料主要是石墨-碳负极材料，分为石墨类、硬碳类和软碳类材料等几种形式，其中石墨类材料是锂离子电池研究的热点之一。由于石墨的层间距较小结晶完整，在锂离子脱嵌过程中一方面影响锂离子的快速脱嵌，导致锂离子在石墨中的扩散速度较慢，限制了锂离子电池大电流充放电能力；另一方面，锂离子脱嵌会引起石墨10％左右的体积膨胀和收缩，最终导致层状结构破坏；同时，在循环过程中会有电解质溶剂共嵌于石墨层间，由于有机溶剂的还原，在大电流下会产生气体膨胀，致使石墨片层剥落，造成活性物质损失及固体电解质界面(SEI)膜破坏，从而导致循环寿命降低。

长期以来，提高人造石墨的电容量、减少天然石墨的首次不可逆容量损失提高其循环性能一直是研究开发的重点。对于人造石墨负极材料已经开发了各种各样的生产方法，这些方法大都是从原料沥青出发，工艺路线较长，生产成本较高。

日本专利JP10294111用沥青对石墨炭材料进行低温包覆，包覆后须进行不融化处理和轻度粉碎，这种方法难以做到包覆均匀和保持形状。日本专利

JP11246209是将石墨和硬炭颗粒在10～300℃温度下在沥青或焦油中浸渍，然后进行溶剂分离和热处理，这种方法难以在石墨和硬炭表面形成具有一定厚度的高度聚合的沥青层，对于石墨结构稳定性的提高将受到限制。日本专利

JP2000357506，对炭或石墨粉包覆裂解石墨，裂解石墨来自于烃及其混合物。日本专利JP2000243398是利用沥青热解产生的气氛对石墨材料进行表面处理，这种方法不大可能使被改性材料的形态得到很大改善，因而使电性能的提高受到限制。日本专利JP2002042816以芳烃为原料用CVD法进行包覆或用沥青酚醛树脂进行包覆，这与JP2000182617和JP2000283398在效果上有相似之处。日本专利JP2000182617是采用天然石墨等与沥青或树脂或其混合物共炭化，这种方法能够降低石墨材料比表面积，但在包覆效果上难以达到较佳控制。日本专利JP2003100292，将石墨与沥青混合，在600～800℃温度下进行热处理。而JP200397357是将石墨与重油混合，再进行延迟焦化和热处理。以上两种做法一般要有一个粉碎步骤，会一定程度上影响包覆效果。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法。该方法在人造石墨上利用钛酸脂类进行包覆，在人造石墨表面形成二氧化钛修饰层。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的锂离子电池石墨负极材料。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将氨水与无水乙醇混合均匀后加入人造石墨，超声分散均匀；

(2)将步骤(1)所得分散液升温至40～50℃，然后滴加钛酸脂，加热搅拌反应12～24h；

(3)将步骤(2)的反应液冷却至室温，离心分离，固体产物经烘干后在400～500℃保温烧结2～4h，得到所述锂离子电池石墨负极材料。

优选地，步骤(1)中所述氨水的质量浓度为36％～38％。

优选地，步骤(1)中所述无水乙醇的质量浓度为99.8％。

优选地，步骤(2)中的钛酸脂与步骤(1)中人造石墨加入的重量比为5～20:100；更优选地，所述钛酸脂与人造石墨加入的重量比为5:100。

优选地，所述钛酸脂是指钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯或钛酸四乙酯。

一种锂离子电池石墨负极材料，通过上述方法制备得到。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)本发明通过钛酸脂包覆并烧结处理后，在石墨表面形成了一层无定形二氧化钛修饰层，石墨平均粒径增大，得到一种具有核壳结构的无定形二氧化钛修饰石墨负极材料。

(2)本发明所得负极材料的二氧化钛修饰层能够提供石墨更快的脱嵌锂通道，并且二氧化钛的修饰能够提高石墨的嵌锂平台。

(3)本发明的负极材料通过二氧化钛的修饰可以明显改善锂离子电池的充放电性能和循环性能；同时，对人造石墨进行包覆，其负极材料与电解液的适配性更佳，可以增加电池的循环性能。

附图说明

图1为实施例2所得锂离子电池石墨负极材料的电镜图。