[发明专利]一种酚醛树脂包覆的石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种酚醛树脂包覆的石墨负极材料及其制备方法，该石墨负极材料包括如下重量分数的组分：酚醛树脂3‑5wt％、分散剂1‑2wt％、分散助剂0.5‑1wt％、石墨93‑95.5wt％；分散剂选自十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱中的任一种或几种的混合物；分散助剂选自葡萄糖、乳酸、苹果酸中的任一种。制备：(1)按比例将酚醛树脂、分散剂、分散助剂和石墨加入到溶剂中并加热搅拌，形成分散液；(2)将分散液真空烘干，脱除溶剂，得到干燥物料；(3)将干燥物料烧结，冷却，得到酚醛树脂包覆的石墨负极材料。本发明的制备工艺简单，原料易得，便于推广普及；制得的石墨负极材料对环境友好，形成的电池电学性能优异。

技术领域

本发明涉及电池负极材料制备技术领域，具体涉及一种酚醛树脂包覆的石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

负极材料是锂离子电池中不可或缺的组件之一，对电池的性能有着十分重要的影响。石墨材料具有球形度高、外形好、便于加工等优点，近年来在商业化电子产品方面的应用越来越广泛。但受结构限制，石墨负极材料在实际应用中存在诸多不足，例如：石墨与电解液的相容性较差，存在较大的不可逆容量，此外，锂离子和有机溶剂在石墨负极层片间中发生共嵌入反应，反复嵌脱和副边反应加速了石墨片层溶胀、坍塌、颗粒粉化等现象，降低了石墨负极的循环稳定性。

为克服石墨材料的不足，石墨负极材料的改性研究成为近年来的热点。目前的技术中通常采用沥青粉作为介质来包覆石墨负极材料。例如：中国专利ZL201610164454.B披露了采用磺化沥青和石墨制备锂离子电池负极材料的方法。中国专利ZL201611190965.7披露了一种锂离子电池用沥青的制备方法。肖海河等采用真空浸渍的方法在天然微晶石墨表面包覆沥青热解碳。然而，目前的技术条件下，沥青粉、石墨很难完全混合均匀，沥青的粘结效果较差，石墨负极材料的性能很难得到明显的改善。因此，开发一种性能佳的新型负极材料成为锂离子电池研究非常重要的部分。针对这一问题，本专利提出一种新的包覆石墨负极材料的方式，采用酚醛树脂替代沥青来改善石墨负极材料的包覆效果，促进电池电性能提高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提出一种酚醛树脂包覆的石墨负极材料，该负极材料通过将酚醛树脂、石墨、分散剂、分散助剂和溶剂混合均匀，通过真空干燥脱除溶剂，最后经过高温烧结制得；本发明的石墨负极材料形成的电池，相比于采用沥青包覆石墨负极材料的电池具有更高的初始容量和循环性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种酚醛树脂包覆的石墨负极材料，其特征在于，该石墨负极材料包括如下重量分数的组分：酚醛树脂3-5wt％、分散剂1-2wt％、分散助剂0.5-1wt％、石墨93-95.5wt％；所述的分散剂选自十二烷基二甲基甜菜碱、十四烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二甲基甜菜碱、十八烷基二羟乙基甜菜碱中的任一种或几种的混合物；所述的分散助剂选自葡萄糖、乳酸、苹果酸中的任一种。本发明所提出的酚醛树脂包覆的石墨负极材料，其组分原料易得，且该石墨负极材料对环境友好，以该石墨负极材料形成的电池，相比于采用沥青包覆石墨负极材料的电池具有更高的初始容量和循环性能。

进一步地，所述的酚醛树脂为热固性酚醛树脂，其分子量为500-1000。

进一步地，所述石墨的粒径为10-100nm。

一种酚醛树脂包覆的石墨负极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)按比例将所述酚醛树脂、所述分散剂、所述分散助剂和所述石墨加入到溶剂中，并加热搅拌，形成分散液；所述的溶剂为有机溶剂与水的混合物；

(2)将所述分散液真空烘干，脱除溶剂，得到干燥物料；

(3)将所述干燥物料高温烧结，冷却，即得到酚醛树脂包覆的石墨负极材料。