[发明专利]一种利用锡石墨烯复合材料制备锂离子负极材料的方法

说明书

本发明涉及负极材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种利用锡石墨烯复合材料制备锂离子负极材料的方法，所制备的材料刚性减弱，压实密度较高，其结构材料有利于锂离子的嵌入和脱出，进一步提高了负极材料的克容量，使电池的充放电容量增加。本发明采用的制备方法提高了石墨化工序工艺，进行深度石墨化提纯，不同于简的表面催化石墨化，用此材料制成的电池综合性能高。本发明利用锡石墨烯复合材料制备的锂离子电池负极材料结构稳定，负极材料的粒度D₅₀为0.5‑2μm，灰分≤0.10%，振实密度≥1.55g/cm³，首次放电容量≥400mAh/g，首次放电效率≥95%。

技术领域

本发明涉及负极材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种利用锡石墨烯复合材料制备锂离子负极材料的方法。

背景技术

随着技术的不断进步，人们对锂离子电池提出了更高的要求，具有高能量密度、高倍率性能、长循环寿命、高安全系数等性能的锂离子电池逐渐成为人们的研究热点。目前石墨是主要的商品化的锂离子电池炭负极材料。锂离子电池由于具有高能量密度、安全稳定、绿色高效、无记忆效应等优点，已广泛应用于各种便携式电子产品、电动工具以及储能设备。与传统的铅酸、镍镉二次电池相比，锂离子电池具有工作电压高、比能量高、工作温度范围宽、放电平稳、循环寿命长、无记忆效应等优点，因此其作为一种新型储能电源广泛应用于通信设备、电动工具、航空航天等领域。

目前商品化的锂离子电池负极材料主要是石墨化碳材料，其理论容量为372mAh/g，因此开发新型负极材料已成为研究的热点。金属锡的理论比容量为990mAh/g，且其操作电位高，不存在共嵌入的问题，但由于锡在嵌锂后自身体积膨胀较大，锂的反复脱嵌会导致锡的逐渐粉化，造成与集流体的电接触变差，循环寿命缩短。

为了利用锡金属的优点，同时解决其存在的不足，将锡与石墨烯等石墨材料复合并实现制备材料，有望得到高储锂性能的新型锂离子电池负极材料。天然石墨同样存在振实密度低，比表面积高的特点，作为制备负极材料的原料还是不太理想。普通人造石墨存在比表面积高、振实密度低、颗粒形态差、放电容量低等缺点不适合直接作为制备负极材料的条件，如果须要使用此类人造石墨就必须再进行改制，石墨结构稳定性的提高不能得到保证，也增大了生产成本。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种利用锡石墨烯复合材料制备锂离子负极材料的方法，从而获得具有优质的可靠性强、高能量密度、长寿命、正极利用率高、首次放电效率高等特点的负极材料。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种利用锡石墨烯复合材料制备锂离子负极材料的方法，包括以下步骤：

S1、碾磨：将锡粉、石墨烯粉、炭黑、石墨粉经过碾磨设备机进行加工成为所需要的粒径；

S2、一次石墨化提纯：将碾磨后的石墨烯粉、炭黑、石墨粉在艾奇逊炉中，以2500～2800℃温度进行石墨化处理192-240h，进行一次石墨化提纯；

S3、包覆：将符合要求的锡粉、石墨烯粉、炭黑、石墨粉和包覆料中温沥青置于浸渍罐中，在250-650℃的温度和压力7-12KPa下进行浸渍8-15h，获得混合材料；

S4、挤出：将混合材料经过螺杆挤出机中进行挤出所需颗粒；同时设定模具料筒温度1区180℃、2区220℃、3区220℃、4区230℃、5区220℃、6区210℃、7区190℃、8区170℃、9区150℃，温度上下浮动±5℃，当设定温度升至设定温度，观察稳定后开始加料挤出；