[发明专利]一种石墨表面有无碳包覆层的检测方法

说明书

本发明公开一种石墨表面有无碳包覆层的检测方法，其包括先选取不同晶体结构含量的多个石墨，先分别测试各个石墨的晶体结构含量和乱层结构特征值，然后以晶体结构含量为横坐标、乱层结构特征值为纵坐标，得到二者之间的关系曲线；计算出石墨的乱层结构特征值与乱层结构特征理论值的偏离度；选取多个已知包覆有碳层的包覆石墨，同前分别检测其晶体结构含量和乱层结构特征实际值、乱层结构特征理论值，计算出偏离度；最后得出偏离度阈值。取待检测的石墨材料，同前得出其偏离度，将其与偏离度阈值比较，大于偏离度阈值的则可判断该待检测的石墨材料表面存在碳包覆层。该方法相对简单，可有效判断石墨负极材料表面是否存在的碳包覆层。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，具体涉及一种石墨负极材料表面有无碳包覆层的检测方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代绿色环保电池，具有比能量高，应用范围宽，循环稳定性好等优点，被广泛应用到能量存储领域。石墨负极材料是当前锂离子动力电池领域中应用最广泛的负极材料之一，具有成本低、电压平台低等优点，但同时也存在着与电解液相容性差，在充放电循环过程中石墨层会剥离等缺点，故需要对石墨进行改性才能提高其电化学性能。其中碳包覆法是最常用的改性方法之一，碳包覆法是指在石墨表面包覆一层无定型碳层，形成一种核壳结构，以防止电解液的共嵌入造成的剥离、粉化等反应，从而提高石墨材料的循环稳定性。同时，碳包覆也可一定程度上降低石墨材料的比表面积，提高振实密度，改善循环稳定性和体积能量密度。碳包覆的均匀性和一致性对材料的性能有很大影响，因此需要一种有效的方法检测石墨材料表面是否存在碳包覆层。

石墨的基本结构一般介于乱层结构与石墨晶体结构之间，为两者共同组成。一定的处理方法可使乱层结构向石墨晶体结构转化，石墨化度为表征这一过程中晶体结构占材料整体结构程度的参数。包覆结构对于原始状态的石墨颗粒属于一种新引入的乱层结构，包覆层含量直接影响着晶体结构和乱层结构之间的比例。目前检测碳包覆层的方法也是基于晶体结构和乱层结构的区别，如TEM，利用晶体结构和乱层结构对电子束的散射程度不同，利用电子衍射图谱判断包覆层含量，该方法检测结果直观有效，但是操作繁琐，需要昂贵和专业的设备；XRD利用晶体结构和乱层结构对X射线的散射程度不同来判断是否存在包覆层，但是X射线对碳材料的穿透深度50-100μm，碳包覆量较少时，难以对衍射图产生足够影响，影响碳包覆层的有效识别，而锂离子电池石墨负极中碳包覆量往往偏少；拉曼检测利用激光和材料内化学键的相互作用，乱层结构中的缺陷位点会对散射光的能量发生影响，从而产生特征的缺陷峰，但是实际中不同类型的石墨负极材料其内部缺陷程度不同，无法找到实际负极材料的缺陷基线，从而判断是否包覆。因此，需要一种简便有效的方式检测石墨材料表面的碳包覆层。

对于表面不存在包覆结构的石墨负极材料，其乱层结构与晶体结构之间存在一定的关系。目前检测石墨材料乱层结构常用的方法是拉曼检测，其图谱中的D峰是无序诱发的，强弱程度表征了样品的无序化程度，G峰是石墨材料的本征峰，习惯上把D峰相对于G峰的比值称为R值，表征材料的无序化程度，而石墨化度本质上是样品的有序化程度。如Yoshida A.et al.TANSO 2007文献中报道，在层间距为0.3354-0.336nm范围内，表征乱层结构的拉曼检测峰谱图中的D峰的半峰宽(FWHM)随d002增大逐渐减小，呈近似线性的关系；而Zhang F.Q.et al.J.Inorg.Mater.2003报道了石墨负极材料的无序化程度R值的倒数R^-1与层间距之间也存在非线性的关系，Yoshida A.et al.Carbon.2006则报道了石墨负极材料的无序化程度R值与层间距之间也存在线性的关系。

发明内容

本发明提供了一种新型的检测锂电负极石墨表面有无碳包覆层的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨表面有无碳包覆层的检测方法，其步骤如下：