[发明专利]一种复合石墨负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种复合石墨负极材料的制备方法，包括如下制备步骤：将粘土矿物加水形成悬浮液，再加入硝酸溶液进行活化，调节pH，然后加入酯类物质，搅拌均匀形成乳液；将乳液进行喷雾干燥得到微球颗粒；将微球颗粒进行碳化处理得到碳化石墨材料；将碳化石墨材料与阳离子聚合物、导电剂、粘合剂进行球磨，制得合石墨负极材料。本发明通过将粘土矿物先与酯类物质形成乳液，再经过喷雾干燥，以巩固微球结构，碳化后，使碳化石墨材料表面发生反应，再与阳离子聚合物等材料进行球磨后，碳化石墨材料被阳离子聚合物所包覆，以避免石墨表面的缺陷和官能团与有机电解液接触发生副反应，又能提高锂离子的传输以及锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种复合石墨负极材料的制备方法。

背景技术

石墨作为主要的锂电池负极材料，以其资源丰富、价格低廉、可逆容量高，充放电压平台低、无电压滞后，优良导电性等特点受到广泛关注。

但是，石墨材料也存在一些缺点，比如，石墨层与层之间靠范德华力相结合，层间力作用小且层间距小，致使在充放电过程中，石墨层间距改变，造成石墨片剥落、粉化，导致电循环性能不理想；而且石墨本身的结构缺陷，使得其表面存在很多活性基团，易与有机电解液发生副反应，因此循环寿命差，电池胀气严重，尤其是高温下的循环和存储能力差。

目前，有采用氧化物对石墨粉末进行包覆的，虽然能避免天然石墨表面的缺陷和官能团与有机电解液接触发生副反应，但会造成锂离子脱嵌和电子导出非常困难，影响电极可逆容量。而对石墨负极材料掺杂金属阳离子，一般采用的方法是将石墨与掺杂离子源混合实现掺杂，这种掺杂无法进入石墨结构中，易剥离，而且掺杂不均匀。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复合石墨负极材料的制备方法，其避免石墨表面的缺陷和官能团与有机电解液接触发生副反应，又能提高锂离子的传输以及锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。

本发明采用如下技术方案实现：

一种复合石墨负极材料的制备方法，包括如下制备步骤：

S1：将粘土矿物置于三颈瓶中，加水形成悬浮液，再加入硝酸溶液进行活化，调节pH至4-6，然后加入具有亲水亲油基团的酯类物质，搅拌均匀，形成水包油的乳液；

S2：将乳液进行喷雾干燥，得到微球颗粒；

S3：在惰性气体的保护下，将微球颗粒置于高温加热炉中，进行碳化处理，得到碳化石墨材料；

S4：将碳化石墨材料与阳离子聚合物、导电剂、粘合剂在惰性气体的保护下进行球磨，制得合石墨负极材料。

进一步地，在步骤S1中，所述粘土矿物由质量比为7：10-15：5-8的膨润土、蛭石、硅藻土组成。

进一步地，在步骤S1中，悬浮液的质量浓度为4％，硝酸溶液的质量浓度为1％。

进一步地，在步骤S1中，具有亲水亲油基团的酯类物质由质量比为1：1-2的海藻酸丙二醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成。

进一步地，在步骤S1中，具有亲水亲油基团的酯类物质与粘土矿物的质量比为1:3-5。

进一步地，在步骤S2中，喷雾干燥是在泵的转速为20r/min-40r/min，进口温度为220℃-280℃，出口温度为90℃-150℃的条件下进行。

进一步地，在步骤S3、S4中，惰性气体为氮气或氩气。

进一步地，在步骤S3中，碳化处理的温度为600℃-800℃，压力为30MPa-50MPa，反应时间为10h-20h。

进一步地，在步骤S4中，球磨的转速为300r/min-500r/min，球磨时间为3h-7h。