[发明专利]一种预锂改性石墨负极材料、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是涉及一种预锂改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：先将锂化物均匀分散于改性剂中，得到含锂化物的改性剂，再将含锂化物的改性剂和石墨混合均匀得到混合物，再将混合物通过炭化烧结，经过筛分处理得到预锂改性石墨；本发明的制备方法工艺简单，可利用行业现有的石墨改性包覆工艺设备，无需太多新增设备投资，操作简单，容易实现生产；本发明所制得的预锂改性石墨负极材料具有良好的电化学性能，相比传统人造石墨或改性石墨，其首次充放电效率高出2％‑4％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是涉及一种预锂改性石墨负极材料、其制备方法及其应用。

背景技术

锂离子电子因具有较高能量密度、长循环性能、较高的电位窗口等特点被广泛应用于动力汽车、数码电子、机电设备等人们日常生活领域，但随着产品的迭代更新，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高，要求需要具有更高能量密度和动力学性能。

锂离子电池负极石墨材料在首次充放电过程中会不可逆的消耗部分锂离子形成SEI膜，导致电池首效降低，从而降低锂离子电池的能量密度，因此提高石墨负极材料首效性能，可以有利于提升锂电池能量密度。

预锂化方法是目前改善首效主要方式之一，常见的有极片预锂化和在负极材料制备时进行预锂化等两种方式。现有技术报道了采用含有阴离子自由基锂化试剂对石墨电极进行预锂化，来提高石墨电极的首次充放电效率。现有技术报道了一种将石墨材料和含有金属锂的具有共轭大π键的有机溶剂混合浸渍，然后经过后续处理得到预锂化的石墨负极材料，从而提高石墨材料的首次充放电效率。

现在人们对锂离子电池不仅要求具有更高的能量密度，也要求具有更好的动力学性能，特别是在一些高端数码和大功率电子设备方面，对动力学性能要求更高。当前行业中对于石墨负极材料，主要采用通过对石墨材料进行碳层包覆的方式来改善其动力学性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种预锂改性石墨负极材料，既保持改性石墨材料的动力学性能又提高材料的首次充放电效率。

本发明还提供一种预锂改性石墨负极材料的制备方法及其应用，可通过行业现有的包覆改性工艺设备来完成，减少资金投入，容易快速实现生产。

本发明采用如下技术方案：

一种预锂改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将锂化物均匀分散到改性剂中，得到混合物A；

(2)将步骤(1)制备得到的混合物A加入石墨中，混合均匀得到混合物B；

(3)将步骤(2)制备得到的混合物B在惰性气体条件下，加热至800-1300℃进行炭化，然后自然冷却至室温，经过筛网筛分得到的筛下物即为预锂改性石墨材料。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，所述锂化物为有机锂化物或无机锂化物的一种或多种的混合物；所述改性剂为树脂、沥青或其他富含碳的高分子聚合物中的一种或多种混合物改性剂。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，根据改性剂种类，所述分散的方式为液相溶解分散或固相混合搅拌分散中的一种。

对上述技术方案的进一步改进为，所述锂化物的加入质量为步骤(2)中石墨质量的0.5％-10％；所述改性剂的加入质量为步骤(2)中石墨质量的1％-40％。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(2)中，所述混合的设备为VC混料机或融合机中的一种。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(3)中，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气的一种或一种以上混合气体。