[发明专利]一种等离子体剥离石墨材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种等离子体剥离石墨材料及其制备方法，该等离子体剥离石墨材料未片层结构；该制备方法，以氮气、氩气、氧气、氦气中的一种作反应气体，采用等离子体对层状石墨材料进行剥离处理。本发明不需要添加有机溶剂，不会对环境和设备造成损坏，并且等离子体可以在常温或者低温条件下实现，避免了高温粉末团聚结块的弊端，最主要的是本发明成本低，工艺简单，耗时短，效果明显。根据本发明方法制得的间距变大的石墨具有好的形貌和层间距，能够满足动力电池高容量、快速充放电、寿命长的要求，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨类负极材料技术领域，尤其涉及一种等离子体剥离石墨材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池(LIB)凭借其高能量密度、高功率、长循环寿命、较高的工作电压、放电平稳、宽工作温度范围、无记忆效应和安全性能较好等综合优势，在实现环保而高效的能量存储及转化方式方面显得尤为重要。作为锂离子电池的重要组成部分，负极自身的性能直接影响着整个电池体系的性能。石墨具有容量高、成本低、循环寿命长和安全无毒等优点，是目前最广泛使用的锂离子电池负极材料。

但是，石墨类材料多具有层状结构或鳞片状结构，石墨层间以较弱的范德华力结合，在大倍率充放电时，容易造成溶剂化锂离子的嵌入和溶剂分子的共插入，层与层之间产生剥离而形成新的表面，有机电解液在新界面会形成新的SEI膜，既消耗大量锂离子，造成不可逆容量损失变大，并也会引起循环体积膨胀，造成循环性能变差。

通过对石墨负极材料进行适当地改性可极大地提高其充电特性，例如造孔、表面包覆、氧化处理等方法。一般扩大石墨层间距的方法有化学氧化- 还原法剥离石墨层、溶剂热法、液相剥离和电化学玻璃。其中，化学氧化- 还原法剥离在还原过程中使用的还原剂通常都为有毒溶剂，该过程产生的废水会对环境造成污染；溶剂热法直接剥离石墨效果很好，但是溶剂处理比较麻烦，增加了工艺复杂性；液相剥离，时间长，收率低，也会利用溶剂，对设备要求比较高，难量产化；电化学剥离，成本高。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种等离子体剥离石墨材料及其制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种等离子体剥离石墨材料，它为片层结构。

上述等离子体剥离石墨材料的制备方法，采用等离子体对层状石墨材料进行剥离处理。

进一步的，所述制备方法以氮气、氩气、氧气、氦气中的一种作反应气体。

其中，所述制备方法采用频射等离子体，或介质阻挡放电等离子体，或等离子体球磨的方法对层状石墨进行剥离。

进一步的，频射等离子体剥离法具体为：等离子体总气压维持在10^-2Pa 以下，温度保持在298K-703K，开起射频等离子体对层状石墨进行处理；

其中，射频等离子体的输出功率为50W-300W，处理时间15min-240min。

优选地，所述射频等离子体法的处理时间为15min-180min。

进一步的，介质阻挡放电等离子体法具体为：等离子体总气压维持在 10^-2Pa以下，温度保持在298K-373K，开起介质阻挡放电等离子体对所述层状石墨进行处理；

其中，介质阻挡放电等离子体的输出功率为50W-300W，处理时间 1min-300min。

优选地，介质阻挡放电等离子体法的处理时间为1min-180min。

或者，介质阻挡放电等离子体法的处理时间为15min-300min。