[发明专利]一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法

说明书

本发明属于二次电池负极材料领域，具体涉及一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法。该方法制备的固体电解质包覆石墨复合材料为核壳结构，内核为石墨，外壳为第一外壳和第二外壳组成的双层结构，第一外壳、第二外壳由内向外依次设置；第一外壳由固体电解质、有机锂化合物和无定形碳组成，固体电解质、有机锂化合物和无定形碳的质量比为(50～80):(5～15):(1～5)；第二外壳为无定形碳；内核、第一外壳、第二外壳的厚度比为：100:(1～10):(0.5～2)。该固体电解质包覆石墨复合材料与软碳包覆石墨复合材料相比，具有安全性能高、首次效率高、倍率性能佳、循环性能优异等特性。

技术领域

本发明属于二次电池负极材料领域，具体涉及一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法。

背景技术

目前，商用锂离子电池负极材料以石墨类材料为主，石墨作为负极材料的理论比容量为372mAh/g，存在充放电倍率性能差、与电解质相容性差等缺点，这些都直接影响到锂离子电池在动力及储能电池领域的应用效果。

现有技术通过对石墨类材料进行包覆改性处理，如通过在表面包覆软碳材料，来提升锂离子在材料中的扩散能力，从而提升其快充能力，但是软碳材料包覆仍存在扩散速度慢，锂离子传输速率低，因层间距低容易造成充放电析锂等问题，导致软碳包覆石墨负极材料的倍率性能及安全性能仍不尽如人意。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法，来提升充放电过程中锂离子的传输速率，抑制锂枝晶生长和穿刺，提升其倍率和安全性能。

为实现上述目的，本发明固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将固体电解质、无定形碳前驱体、有机锂化合物、氧化剂和溶剂混合，制备前驱体混合液；所述氧化剂为Li₂O₂、LiNO₃、LiNO₂、Li₂SO₄、LiClO₂中的一种或两种以上；固体电解质、无定形碳前驱体、有机锂化合物、氧化剂的质量比为(50～80):(1～5):(5～15):(1～5)；

2)将前驱体混合液和石墨混合，喷雾干燥，将喷雾干燥产物碳化、粉碎，得到第一外壳包覆石墨；

3)在第一外壳包覆石墨外包覆无定形碳。

采用上述方法制备的固体电解质包覆石墨复合材料为核壳结构，内核为石墨，外壳为第一外壳和第二外壳组成的双层结构，第一外壳、第二外壳由内向外依次设置；

第一外壳主要由固体电解质、有机锂化合物和无定形碳组成，固体电解质、有机锂化合物和无定形碳的质量比为(50～80):(5～15):(0.6～3)；

第二外壳为无定形碳；

内核、第一外壳、第二外壳的厚度比为：100:(1～10):(0.5～2)。

上述方法制备的固体电解质包覆石墨复合材料，利用固体电解质离子导电性高、结构稳定性好的特性提高其材料的安全性能，同时利用有机锂化合物进行补锂，降低其材料的不可逆容量，提高其材料的首次效率；进一步利用无定形碳进行包覆，可避免固体电解质直接与电解液接触，降低固体电解质中金属元素与电解液发生副反应的机率，并利用无定形碳的导电性改善电池的循环性能。该固体电解质包覆石墨复合材料与软碳包覆石墨复合材料相比，具有安全性能高、首次效率高、倍率性能佳、循环性能优异等特性。

本发明提供的固体电解质包覆石墨复合材料的制备方法，制备工艺简单，适合工业化生产。