[发明专利]一种锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料及其制备方法，属于锂离子电池及石墨材料改性技术领域。本发明锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料包括由针状焦与天然石墨构成的碳材粉末；铝包覆该碳材粉末构成的混合粉末；该混合粉末与聚苯、六苯并苯形成的铝碳包覆层。本发明工艺方法制备的新型铝碳包覆石墨负极材料能够有效抑制电压滞后现象，提高了使用安全性，采用本发明石墨负极材料组装的锂离子电池具有较高的初始容量及优异的循环性能，并且在较低温度的使用条件下，循环500周容量保持率接近80％，有效克服了现有常规工艺制备的石墨负极材料的不足，具有很好的市场竞争力。

技术领域

本发明属于锂离子电池及石墨材料改性技术领域，具体涉及一种锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是以碳素材料为负极、以能够吸收脱去锂离子的金属氧化物为正极、充电放电伴随锂离子的嵌入和脱出的电池。如今的锂离子电池有效克服了以往锂电池因锂枝晶所引起的安全性能上的缺陷，同时具有能量密度大、平均输出电压高、自放电小、循环性能好、寿命长等优点，是目前手机、笔记本电脑、电动自行车等产品中应用最为广泛的电池。

锂离子电池作为高能电池在性能上仍有十分巨大的提升空间，其中关键便在于电池的负极材料，因此锂离子电池负极材料近些年一直作为研究与开发的核心重点，目前主要研究的负极材料有碳材料包括石墨化碳材料和无定形碳材料以及非碳材料包括硅基材料、过渡金属氧化物、金属氮化物和其它合金负极材料。而天然石墨外表面积较大，天然石墨负极在首次充放电过程中会生成过多的钝化层，进而产生不可逆容量损失以及电压滞后的缺陷。此外，尽管现有技术已对锂离子电池负极材料的研究取得了不错的研究进展，如专利号201310489004.6公开了一种改性锂电池石墨坩埚废料负极材料及其制备方法、专利号201611198334.X公开了一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法，其所制锂离子电池在充电容量、循环性能、充放电效率、倍率性能等性能上有显著提升，大大提高了锂离子电池的实际应用价值；然而在一些较低温环境中，电池的性能却依旧无法保持原有较高水平，致使在少数领域中锂离子电池的应用仍存在明显的局限性。

有鉴于此，有必要研究一种在较低温环境中仍具有较优异放电性能的锂离子电池用石墨负极材料。

发明内容

针对背景技术中提及现有工艺制备的锂离子电池石墨负极材料出现的电压滞后及低温条件下无法保持原有较高水平放电循环性能的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料及其制备方法，旨在解决锂离子电池的使用安全性及提高其在低温环境中的放电及循环性能。

本发明具体是通过如下技术方案实现的：

本发明提供了一种锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料，包括：

由针状焦与天然石墨构成的碳材粉末；

铝包覆该碳材粉末构成的混合粉末；

该混合粉末与聚苯、六苯并苯及酚醛树脂形成的铝碳包覆层。

本发明还提供了所述锂离子电池用新型铝碳包覆石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将针状焦粉碎后转入炉中高温煅烧，冷却后研磨成焦粉；

2)取步骤1)所得焦粉与天然石墨粉混合加入至浓硫酸中，超声处理后干燥，随后转入炉中高温煅烧，冷却后研磨得到碳材粉末；

3)取步骤2)所得碳材粉末与纳米氧化铝混合加入至氢氧化钠水溶液中，超声处理后干燥，随后转入炉中高温煅烧，冷却后研磨得到混合粉末；

4)将所得混合粉末与聚苯、六苯并苯在吡啶中加热超声，蒸干吡啶所得混合物与酚醛树脂混合研磨，固化、碳化即得锂离子电池用铝碳包覆石墨负极材料。