[发明专利]一种沥青包覆硅掺杂天然鳞片石墨负极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种沥青包覆硅掺杂天然鳞片石墨负极材料的制备方法，属于负极材料制备技术领域，包括以下步骤：将硝酸溶液与天然鳞片石墨混合，磁力搅拌反应，过滤，洗涤，干燥；称取纳米硅粉，加入无水乙醇中溶解，再加入六偏磷酸钠，搅匀后超声振荡，调节pH值，加入硅烷偶联剂，磁力搅拌，加热回流，充分反应，然后离心，烘干，研磨；将处理后的天然鳞片石墨与处理后的纳米硅粉混合，研磨，加入甲苯，氮气保护，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥；将NG/Si复合材料与沥青甲苯溶液混匀，取料，阴干，然后恒温烘干，研磨，热解，得到产物。本发明方法提高了天然鳞片石墨的电化学循环性能和放电比容量。

技术领域

本发明属于石墨改性技术领域，具体涉及一种沥青包覆硅掺杂天然鳞片石墨负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是当代高性能电池的代表，是一种绿色新能源产品，广泛应用于信息、电讯及动力产业。目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。其中，石墨类负极材料以其来源广泛，性能稳定，节能环保等几大优势，成为碳负极材料的主要类型。

石墨材料主要包括天然石墨、人造石墨和各种石墨化碳(如石墨化的焦炭、石墨化碳纤维、石墨化中间相碳微球)三类。天然石墨是指天然石墨矿经过采矿、浮选、筛分和提纯所获得的天然石墨材料。我国的天然石墨主要分为无定形石墨（微晶石墨）和鳞片石墨两种，微晶石墨颗粒机械性能差，容易破碎，因此难以进行整形球化处理，因此目前实用化的天然石墨主要是鳞片石墨。鳞片石墨作为锂离子电池负极材料主要存在的问题有：天然石墨与电解液相容性差，首次充放电过程中，有机溶剂与锂离子共嵌入石墨片层中还原产生气体，并消耗一部分锂，导致首次效率低下；石墨间距小于锂层间化合物Li-GIC的晶面层间距，导致在充放电过程中，石墨颗粒反复胀缩，造成石墨层剥落、粉化，影响电池循环稳定性。通常需要对鳞片石墨进行改性处理，具体方法包括整形分级、表面氧化、包覆、掺杂等。

公布号为CN103972508A的专利文献提供了一种无机掺杂/包覆改性天然石墨、制备方法及其应用。制备方法包括如下步骤：将天然石墨与氧化性酸、无机掺杂原料在反应釜中进行水热反应，反应温度在90~180℃之间，反应时间0.5~12小时，得到产物膨胀石墨A；将膨胀石墨A在烘箱烘干，得到干燥的膨胀石墨B；在保护气氛下对膨胀石墨B在600~1600℃进行高温处理，同时通入含氮有机物在膨胀石墨B表面形成一层氮包覆层，最终得到改性天然石墨。该发明的制备方法工艺简单，易于控制，原料来源广泛且廉价，材料重复性好，并兼顾了掺杂和包覆改性的优点，但是所得改性天然石墨的比容量较低。

公开号 CN105977489A的专利文献公开了一种锂离子电池改性微晶石墨负极材料制备方法，包括有如下步骤：1)整形粉碎：将天然微晶石墨加入到搅拌球磨机进行球磨1~4h，然后过滤干燥得到球磨后的石墨粉体；2)包覆：将步骤1)得到的石墨粉末与催化剂、沥青混合后，抽真空在150~200℃下加热搅拌0.5~1h；其真空度为500~2000Pa，搅拌速度为2500~3000rpm；3)石墨化：将包覆后的石墨粉末进行石墨化处理10~48h，炭化温度为2800~3200度，得到改性微晶石墨负极材料。该方法使用石墨化将天然微晶石墨的纯化，未涉及化学纯化法中的有毒有害试剂，环保绿色；该方法包覆过程中加入催化剂，可以提升石墨化度，大幅度提高其容量，真空下包覆可以有效地对表面进行包裹，提升振实密度和降低比表面积，循环性能得到较大的提高。但是该方法所得负极材料的比容量较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种沥青包覆硅掺杂天然鳞片石墨负极材料的制备方法，以改善天然鳞片石墨的电比容量和循环性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种沥青包覆硅掺杂天然鳞片石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将硝酸溶液与天然鳞片石墨混合，磁力搅拌下反应2-4小时，过滤，得第一沉淀物，洗涤所述第一沉淀物，干燥，得到处理后的天然鳞片石墨；