[发明专利]一种石墨尾矿负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨尾矿负极材料及其制备方法和应用，将石墨尾矿粉碎、与衣康酸溶液、二甘醇混合加热搅拌，过滤去除滤液，取沉淀物；然后向沉淀物中加入六次甲基四胺溶液加热搅拌处理，再经抽滤、洗涤、干燥、煅烧、冷却后得到混合物B；将混合物B与聚二甲基硅氧烷、双环戊二烯混合搅拌4‑5h，制得混合物C；将混合物C在保护气氛中、480‑500℃的温度下煅烧3‑5h，然后再在1500‑1600℃的温度下煅烧8‑10h即得。本发明制得的负极材料具有良好的电化学性能，能提高锂离子电池的可逆比容量、充放电效率、循环性能稳定及倍率性能；还能对石墨尾矿再次利用，而且效果极为显著，制备工艺简单，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体是一种石墨尾矿负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，锂离子电池在电子产品、电动汽车及航空航天等军事领域都得到了越来越广泛的应用，其也成为目前国际上学术界与工业界研发的热点之一。锂离子电池具有工作电压高、比能量高、工作温度范围宽、放电平稳、循环寿命长、无记忆效应等优点，因此其作为一种新型储能电源广泛应用于通信设备、电动工具、航空航天等领域。目前，随着技术的不断进步，人们对锂离子电池提出了更高的要求，具有高能量密度、高倍率性能、长循环寿命、高安全系数等性能的锂离子电池逐渐成为人们的研究热点。目前石墨是主要的商品化的锂离子电池炭负极材料。石墨烯也越来越受重视，但是石墨、石墨烯价格昂贵，应用受限。而石墨尾矿成本低，占用大量地表，使土地受到破坏，也极易发生滑坡、泥石流事故，但是石墨尾矿在电池中的效果太差，不能达到如同石墨那般的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨尾矿负极材料及其制备方法和应用,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石墨尾矿负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将衣康酸与其质量8-9倍的去离子水混合，制得衣康酸溶液；将六次甲基四胺与其质量3-5倍的去离子水混合，制得六次甲基四胺溶液；

2)将石墨尾矿粉碎、过100-150目筛，然后与衣康酸溶液、二甘醇混合，升温至75-78℃并在该温度下搅拌处理55-60min，过滤去除滤液，取沉淀物，其中石墨尾矿、衣康酸溶液、二甘醇的质量比为10-20:25-35:5-10；然后向沉淀物中加入其质量1.8-2倍的六次甲基四胺溶液，升温至70-72℃并在该温度下搅拌处理1.2-1.4h，再经抽滤、洗涤、干燥制得混合物 A；

3)将混合物A在保护气氛中、400-450℃的温度下煅烧3-4h，冷却后得到混合物B；

4)将混合物B与聚二甲基硅氧烷、双环戊二烯混合搅拌4-5h，制得混合物C；混合物B与聚二甲基硅氧烷、双环戊二烯的质量比为5-9:1-3:1；

5)将混合物C在保护气氛中、480-500℃的温度下煅烧3-5h，然后再在1500-1600℃的温度下煅烧8-10h即得。

作为本发明进一步的方案：保护气氛选自氦气、氮气、氩气中的一种。

作为本发明进一步的方案：步骤2)中，石墨尾矿、衣康酸溶液、二甘醇的质量比为12-18:28-32:7。

作为本发明进一步的方案：步骤2)中，向沉淀物中加入其质量1.9倍的六次甲基四胺溶液。

作为本发明进一步的方案：步骤4)中，搅拌转速为600-700r/min。

作为本发明进一步的方案：步骤4)中，混合物B与聚二甲基硅氧烷、双环戊二烯的质量比为6-8:2:1。

作为本发明进一步的方案：步骤4)中，混合物B与聚二甲基硅氧烷、双环戊二烯的质量比为7:2:1。