[发明专利]一种勃姆石包覆石墨复合负极材料、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种勃姆石包覆石墨复合负极材料、其制备方法及在锂离子电池中的用途。所述复合负极材料包括石墨基材作为的内核，以及勃姆石晶型的铝氧化物均匀连续包覆于所述内核表面形成的包覆层。所述方法包括：1)将石墨基材、勃姆石溶液和水混合；2)采用所得混合体进行喷雾干燥，得到勃姆石包覆石墨复合负极材料。本发明的方法原料价格低廉，工艺简单、环保、易产业化，制得的包覆石墨负极材料性能稳定，相比未包覆石墨基材具备更好的热稳定性，并且所得复合材料具有高振实、高压实、高浸润性、高极片剥离强度和低极片反弹性能的优点。勃姆石包覆层的引入可有效地抑制电解液与石墨间的热反应，防止如电池短路等极端情况引发的热失控风险。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，涉及一种复合负极材料、其制备方法及用途，尤其涉及一种勃姆石包覆石墨复合负极材料、其制备方法及在锂离子电池中的用途。

背景技术

锂离子电池自1990年商业化后被广泛应用于数码3C、纯电动/混合动力汽车及储能领域。目前商业化锂离子电池中，正极材料分为三元、钴酸锂和磷酸铁锂体系，而负极材料仍然以石墨为主。石墨负极材料具有低成本、易加工、嵌锂电位低、无污染等特点，因此被广泛用作锂离子电池负极材料。

随着正极材料的不断开发，高镍三元、高压钴酸锂材料的广泛应用以及高功率快充的普及，使其制成的锂离子电池安全性遭受更大挑战。但正极材料热分解的反应温度较嵌锂负极高，嵌锂石墨负极及其形成的SEI膜具有在较低温度下易与电解液反应和易分解的特性。因此，抑制嵌锂石墨与电解液反应和改善SEI膜热稳定性可避免短路时电池内部温度持续升高，正极发生热分解等后续不可逆放热反应的发生。

从理论上讲，适度降低锂离子电池中石墨负极材料的电子电导率会使得电池在外接短路、挤压或针刺等极端条件下产生的电流减小，瞬时发热量降低，内部温升可控，并使其不易出现着火或爆炸等恶劣现象。

尤其同人造石墨相比，天然石墨具备更差的石墨层间结构稳定性和更高的电子电导率使其极难通过挤压或针刺测试。因此，如何在不大幅降低材料电化学性能的前提下，给石墨负极材料包覆上既能改善材料整体的热稳定性，降低电子电导率，以改善锂离子电池的安全性能具有重大的研究意义。

针对粉体颗粒，包覆的均匀性极为重要，然而在陶瓷包覆类石墨负极材料的专利中，对包覆均匀性的描述鲜有报道。

公开号为CN103236545A的专利将硅酸盐和蒙脱土的混合物作为包覆层，制得包覆改性天然石墨，但是其包覆性均匀性差，包覆层厚度太厚降低了材料本身的可嵌锂容量，无法适用于锂离子电池的实际生产。

公开号为CN102760881A的专利通过铝盐与氟化物的非均相成核技术制得表面包覆石墨，但是其无法避免F^-或其他相关阴离子的引入影响石墨SEI膜的成膜反应，降低后续应用到锂离子电池时的电化学性能。

发明内容

针对现有技术中存在的石墨类负极材料热稳定性差，锂离子电池中负极极片接触电阻较小，以及采用石墨类负极材料的锂离子电池在短路或硬物穿刺时易发生着火或爆炸等安全性问题，本发明的目的在于提供一种勃姆石包覆石墨复合负极材料、其制备方法及在锂离子电池中的用途。本发明制备得到的勃姆石包覆石墨复合材料相比于未包覆的石墨基材具备更好的热稳定性，接触电阻提升，勃姆石包覆层的引入还可有效地抑制电解液与石墨间的热反应，防止如电池短路等极端情况引发的热失控风险。并且所得材料具备高振实、高压实、高浸润性、高极片剥离强度和低极片反弹性能，实用性和应用性更强。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种勃姆石包覆石墨复合负极材料，所述复合负极材料包括石墨基材作为的内核，以及勃姆石晶型的铝氧化物包覆于所述内核表面形成的包覆层。

本发明中，所述包覆为均匀连续包覆，而且包覆层致密。