[发明专利]复合石墨炭负极材料的制备方法

说明书

 

技术领域

     本发明属于化学电池制备领域，尤其涉及一种抗坏血酸改性石墨的制备方法。

背景技术

天然石墨被广泛用作锂离子电池的负极材料，但天然石墨与电解液的相容性较差，在嵌／脱锂过程中易发生石墨层的剥离而导致循环性能下降，因而限制了纯天然石墨在锂离子电池中的应用。

    随着各种小型便携式电子产品以及电动自行车的广泛普及和发展，新一代电动汽车（EV）、混合动力汽车（HEV）的商业化开发，对锂离子电池的能量密度及性能提出了更高的要求。传统的碳系负极材料在比容量、比能量方面都已经不能满足下一代新型锂离子电池负极材料的需要，因此开发新型的碳系负极材料具有极为重要的意义。

发明内容

    一种复合石墨炭负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

    （1）用高锰酸钾将天然石墨进行氧化处理，得到混合物A；

    （2）将混合物A和石油焦按比例混合，在无水乙醇的介质中，高速球磨18~24h，得混合物B；

    （3）将混合物B在105-120℃烘干，得混合物C；

    （4）将混合物C在700℃～900℃下烧结2～4 小时，即得所述的复合石墨炭负极材料；

    其中，步骤（3）和（4）均在非氧化保护下进行。

优选地，步骤（1）中所述的天然石墨和高锰酸钾的质量比为1：（0.05~0.2）。    

优选地，步骤（1）中所述的氧化处理包括以下步骤：氧化温度为800℃～1000℃，氧化时间为10～40 秒。

优选地，步骤（1）中所述的天然石墨和石油焦的质量比为1：（0.2~0.5）。

本发明的有益效果如下：

天然石墨嵌锂、脱锂容量高，放电电压平坦，但石墨层间结合力差，容易发生溶剂共嵌入导致石墨剥落，而且在电极制备过程中，由于石墨的层状结构易发生择优取向，增加锂向石墨中扩散的阻力，使高倍率充放电能力下降；石油焦虽可逆容量低，但与溶剂的相容性好，高倍率充放电性能好。本发明提供的制备方法制备出来的复合石墨炭负极材料，采用石油焦对天然石墨进行表面改性，克服了单纯天然石墨或单纯石油焦的缺点，将两者有机地结合起来，可以提高复合材料与有机溶剂的相容性，提高充放电性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

    一种复合石墨炭负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将天然石墨和高锰酸钾的质量比为1：0.05混合，在温度为800℃下氧化处理40秒，得到混合物A；

（2）将混合物A和石油焦按质量比为1：0.2的比例混合，在无水乙醇的介质中，高速球磨20~24h，得混合物B；

（3）将混合物B在105-120℃烘干，得混合物C；

    （4）将混合物C在700℃～900℃下烧结2～4 小时，即得所述的复合石墨炭负极材料；     其中，步骤（3）和（4）均在非氧化保护下进行。

实施例2

    一种复合石墨炭负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将天然石墨和高锰酸钾的质量比为1：0.2混合，在温度为1000℃下氧化处理10秒，得到混合物A；

（2）将混合物A和石油焦按质量比为1：0.5的比例混合，在无水乙醇的介质中，高速球磨18~20h，得混合物B；

（3）将混合物B在105-110℃烘干，得混合物C；

（4）将混合物C在700℃～800℃下烧结4小时，即得所述的复合石墨炭负极材料；     其中，步骤（3）和（4）均在非氧化保护下进行。

实施例3

    一种复合石墨炭负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将天然石墨和高锰酸钾的质量比为1：0.1混合，在温度为900℃下氧化处理30 秒，得到混合物A；

    （2）将混合物A和石油焦按质量比为1：0.3的比例混合，在无水乙醇的介质中，高速球磨20~22h，得混合物B；

    （3）将混合物B在110-120℃烘干，得混合物C；

    （4）将混合物C在800℃～900℃下烧结3小时，即得所述的复合石墨炭负极材料；     其中，步骤（3）和（4）均在非氧化保护下进行。