[发明专利]一种石墨复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨复合材料及其制备方法，属于锂离子电池负极活性材料的制备技术领域。本发明的石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将多孔碳材料、导电剂、无机锂化合物和粘结剂加入溶剂中分散均匀，得到复合浆料；2)将石墨加入复合浆料中混合均匀，然后固液分离，固体在惰性气体保护下于500～800℃烧结1～5h，多孔炭包覆石墨材料，即得。本发明的石墨复合材料的制备方法，能够在石墨外形成多孔炭包覆层，能够增大材料的压实密度，增强材料的稳定性；通过掺入无机锂化合物，能够得到含有无机锂化合物的包覆层，能够补充因锂离子电池充放电过程中形成SEI膜时消耗的锂离子，提高材料的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种石墨复合材料及其制备方法，属于锂离子电池负极活性材料的制备技术领域。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高、循环寿命好及其环境友好等特点，被广泛应用于电动汽车及等领域，石墨材料以其较低的锂嵌入/脱嵌电位、合适的可逆容量且资源丰富、价格低廉等优点，成为比较理想的锂离子电池负极材料，但同时其首次充放电效率低、循环性能差、对电解液选择性高的缺点又限制了石墨材料的应用。

为了解决石墨材料的上述缺点，人们通过各种方法对石墨进行改性处理，目前通常采用的是碳包覆法。在石墨外层包覆一层无定型碳制成具有“核壳”结构的碳复合材料，避免了溶剂与石墨的直接接触，阻止因溶剂分子的共嵌入导致的石墨层状玻璃，既可以使溶剂的选择种类增多，又保留了石墨的高可逆性容量和低电位平台等特征，同时又具有无定型碳材料与溶剂相容性及大电流性能好的特征。1995年Kuribayashi等提出用树脂包覆石墨的“核壳”结构碳材料，石墨的首次可逆容量明显得到提高，氮气对循环性能没有做进一步的考察，其后人们利用各种树脂、沥青等高分子化合物包覆石墨等进行了研究。但是采用树脂类材料的与石墨的亲和力较差且热解得到的炭材料树脂热解过程中挥发份多，比表面积偏高，得率偏低，影响了石墨包覆材料的循环稳定性和循环效率。采用沥青对石墨进行包覆时，则容易因沥青软化变形而导致石墨颗粒相互粘结，使得包覆不均匀，且沥青碳化后形成的碳的吸液能力偏差及其电子导电性及其无法进行离子传输，同时在大倍率充放电材料的层间距小决定了材料的倍率性能偏差，影响石墨的循环性能、倍率性能及其循环稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨复合材料的制备方法，能够在提高石墨作为负极材料时的循环性能。

本发明还提供了一种上述石墨复合材料的制备方法得到的石墨复合材料。

为了实现以上目的，本发明的石墨复合材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将多孔炭材料、石墨烯、无机锂化合物和粘结剂加入溶剂中分散均匀，得到复合浆料；所述多孔炭材料、石墨烯和无机锂化合物的质量比为90～95:1～5:1～5；

2)将石墨加入复合浆料中混合均匀，然后固液分离，固体在惰性气体保护下于500～800℃烧结1～5h，得多孔炭包覆石墨材料，即得。

本发明的石墨复合材料，能够在石墨外形成多孔炭包覆层，利用多孔炭材料的吸附性能好的优点，使得粘结剂浸入炭材料孔道内，烧结后增大材料的压实密度并且能改善材料的吸液能力；利用多孔炭材料高强度的优点，增强材料的稳定性；通过掺入无机锂化合物，能够得到含有无机锂化合物的包覆层，能够补充因锂离子电池充放电过程中形成SEI膜时消耗的锂离子，提高材料的循环性能和倍率性能。

步骤1)中，所述多孔炭材料与溶剂的质量比为90～95:500。

步骤1)中，导电剂为石墨烯。由于石墨烯呈现片层结构，在提高材料导电率的同时，材料的片层结构具有润滑的作用，提高材料的压实密度。