[发明专利]一种乳化沥青包覆的石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种乳化沥青包覆的石墨负极材料及其制备方法，所述负极材料包括如下重量份的组分：沥青50‑60份、亲油性乳化剂1‑2份、亲水性乳化剂3‑4份、乳化助剂1‑2份、填料5‑10份、石墨20‑30份以及水32‑45份。制备：(1)将沥青加热熔化，加入亲油性乳化剂，搅拌均匀，得混合物料A；(2)将亲水性乳化剂、乳化助剂溶于热水中，形成水相液；(3)将混合物料A加入水相液中，搅拌均匀，形成乳化沥青；(4)将乳化沥青、填料和石墨混合搅拌，干燥除去水分，得到混合物料B；(5)将混合物料B烧结，冷却，得到乳化沥青包覆的石墨负极材料。本发明制得的乳化沥青包覆的石墨负极材料具有高的比容量，较高的充放电效率和高稳定性等优异的性能。

技术领域

本发明涉及电池电极材料技术领域，具体涉及一种乳化沥青包覆的石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

石墨负极材料是锂离子电池中的重要组件之一，对电池的性能有着十分重要的影响，在商业化电子产品方面的应用已经非常广泛，但是其存在着实际比容量低、首次不可逆容量大、倍率性能较差等缺点，这阻碍了它的进一步发展。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。

沥青是一类结构和成分十分复杂的混合物，但其具有很好的粘结性，因此在很多领域有着广泛的应用。近年来一些研究中也报道了采用沥青作为粘结剂包覆石墨负极材料，用于提高负极材料的稳定性和电学性能。例如：中国专利ZL201710880097.3基于沥青的钠离子电池负极材料及其制备方法和应用。中国专利ZL201610164454.1披露了一种锂离子电池用沥青硬炭负极材料的制备方法。然而，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，在这种方式下，沥青粉、石墨的混合均匀性较差，对石墨负极材料的性能很难有效改善。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，采用一种新的乳化沥青替代沥青粉来改善包覆效果，促进石墨负极材料性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乳化沥青包覆的石墨负极材料及其制备方法，本发明提出的乳化沥青包覆的石墨负极材料具有高的初始容量，高效率和高稳定性等优异的性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种乳化沥青包覆的石墨负极材料，其特征在于，所述的负极材料包括如下重量份的组分：沥青50-60份、亲油性乳化剂1-2份、亲水性乳化剂3-4份、乳化助剂1-2份、填料5-10份、石墨20-30份以及水32-45份。本发明的乳化沥青包覆的石墨负极材料相比于单纯采用沥青包覆的石墨负极材料具有更高的初始容量、效率和稳定性。

进一步地，所述的沥青选自低温煤制沥青或中温煤制沥青。

进一步地，所述的亲油性乳化剂选自双乙酰酒石酸甘油酯、大豆磷脂、琥珀酸单甘油酯中的任一种或几种的混合物；所述的亲水性乳化剂选自十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、茶皂素中的任一种或几种的混合物；所述的乳化助剂选自异构醇醚1306、异构醇醚1308中的任一种；所述的填料选自阿拉伯胶、卡拉胶、马来松香中的任一种或几种的混合物。具体的，在本发明中所述亲油性乳化剂、所述亲水性乳化剂和所述乳化助剂的加入有利于提高形成的乳化沥青的稳定性。在石墨的包覆中加入的填料，能起到一定的粘结作用，有利于形成的石墨负极在使用中性能稳定。

进一步地，所述石墨的粒径为10-100nm。所述的石墨可以是天然石墨，也可以是人造石墨，其石墨颗粒的形貌可以是球形或碎片状。

一种乳化沥青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)将所述沥青加热熔化，熔化后加入所述亲油性乳化剂，搅拌均匀，得到混合物料A；

(2)将所述亲水性乳化剂、所述乳化助剂溶于热水中，形成水相液；

(3)将所述混合物料A加入所述水相液中，搅拌均匀，形成乳化沥青；