[发明专利]一种判断石墨电化学性能的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种判断石墨电化学性能的方法。

背景技术

石墨具有典型的层状结构特征，在石墨层面内，碳原子呈六角形排列并向二维方向延伸，层面间每个碳原子与其相邻的三个碳原子以sp²杂化的强σ键结构形式存在，结构相当稳定；在石墨层与层之间，碳-碳之间仅以弱的范得华力(Van der Waals)结合，层面间距大约为0.34纳米，由于石墨层面之间的结合力薄弱，且空间较大，容易插入其他金属或非金属分子、原子、离子或离子团，形成石墨层间化合物(graphite intercalation compounds简称GIC)。因此，石墨常用作二次锂离子电池的负极活性物质。

研究表明，作为二次锂离子电池负极活性物质的石墨料的电化学性能的好坏，对电池的容量、寿命、充放电特性等电化学性能的影响很大。对二次锂离子电池生产厂家来说，准确了解和正确评价用作电池负极材料的石墨的电化学性能，对电池设计、生产和质量控制都是相当重要的。而全面评价石墨的电化学性能，通常的办法是按照常规的生产工艺将石墨作为负极活性物质做成锂离子样品电池，然后以二次电池循环性能测试标准测量电池的循环性能，然后根据电池的循环性能判断石墨的循环性能是否满足电池需要；并以被测试的石墨样品作正极活性物质、以金属锂作负极活性物质做成电池作为模拟电池，测试模拟电池的电化学容量，然后据此判断石墨的电化学比容量是否满足电池需要。根据上述循环性能和电化学比容量来综合判断负极材料石墨的电化学性能是否满足电池需要。这种办法虽然得到的数据是可靠的，但存在实验周期长、成本高、判断结果受电池制备方法影响大的缺点。例如，对于循环性能性能测试，正常情况下，需要半个月至1个月的时间，这样长的实验周期，很难满足电池生产厂家的来料检验需求。而且，采用不同的电池制备方法例如采用不同的正极活性物质、负极活性物质，得到的电池的性能是不一样的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中判断石墨电化学性能的方法存在实验周期长、成本高、判断过程受电池制备方法影响大的缺点，提供一种实验周期短、成本低、判断结果不受电池制备方法影响的石墨电化学性能的方法。

本发明提供的判断石墨电化学性能的方法包括(A)获取石墨的X射线光电子能谱特征峰、石墨表面的氧/碳元素质量比和石墨的比表面值；(B)设定石墨表面的氧/碳元素质量比和石墨的比表面值的范围；及(C)判断石墨的X射线光电子能谱特征峰中是否有铁特征峰存在并判断石墨表面的氧/碳元素质量比和石墨的比表面值是否在设定的范围内；当上述石墨的X射线光电子能谱特征峰中没有铁特征峰且氧/碳元素质量比和比表面值均在相应的设定的范围内时，判定该石墨的电化学性能满足电池需要，所述电化学性能包括石墨的电化学比容量和循环性能。

根据本发明提供的方法，只需从石墨的X射线光电子能谱特征峰、石墨表面的氧/碳元素质量比和石墨比表面值入手，判断石墨的X射线光电子能谱是否有铁特征峰存在以及石墨的氧/碳元素质量比和比表面值是否在上述参数值范围内即可有效判断该石墨的电化学性能，从而能够大大缩短石墨电化学性能是否满足电池需要的判断时间，而且实验结果具有很好的重复性和可靠性，这对二次锂离子电池生产厂家正确选用原材料、缩短来料测试检验周期、降低测试检验成本、提高检测准确率都具有重要的意义。上述方法只需使用常用的X射线光电子能谱仪测定石墨的光电子能谱即可判断石墨的X射线光电子能谱是否有铁特征峰存在以及得到石墨的氧/碳元素质量比氧/碳元素质量比，再配合采用比表面仪测定比表面值即可完成石墨电化学性能的判断过程，因而大大简化了操作步骤，节约了大量人力和物力，从而使生产成本大大降低。

本发明提供的评价石墨电化学特性的方法非常适合于二次锂离子电池生产厂家对石墨进行快速评审、检验和品质控制，也非常适合用作石墨原材料生产厂家进行产品改进的依据。

附图说明

图1为本发明实例1石墨样品的光电子能谱图；

图2为本发明实例2石墨样品的光电子能谱图；

图3为本发明实例3石墨样品的光电子能谱图；

图4为本发明实例4石墨样品的光电子能谱图。

具体实施方式