[发明专利]一种极限低比表面积锂离子电池负极材料及制备方法

说明书

本发明提供一种具有极限低比表面积的锂离子电池负极材料。本发明的材料是通过对石墨材料进行两次表面修复来实现的，第一次修复在材料石墨化之前，通过与硬碳前驱体材料混合实现，使修复工序的热处理步骤与材料石墨化工序合并，简化了材料的工序及制作成本，同时初步达到表面修复的效果；第二次修复在石墨化工序之后，通过气相精确均一的修复方式进一步对材料进行补修复，较为完整的填补石墨材料表面的缺陷。本发明的优点在于保证石墨材料在常温下的活性的同时，提高石墨材料在高温下的活性，进而提高电池的高温使用范围，进而提高电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种极限低比表面积锂离子电池负极材料及制备方法。

背景技术

目前市场上锂离子电池琳琅满目，涉及的领域包括高端数码产品、动力汽车等。但锂离子电池使用温度(特别是高温温度)具有很大的局限性，如Apple品牌的移动电子产品，官网说明的运行最佳温度在0℃至35℃，并特别强调让设备避免处于环境温度高于35℃的场所，否则永久损坏电池容量。《电动汽车用锂离子蓄电池安全要求》的温度冲击，对于锂离子电池包或系统测试的极端高温条件为85±2℃。锂离子电池高温的使用局限性是限制锂离子电池更广范围使用的主要因素，成为锂离子电池发展的关键技术之一。

针对这一问题，目前，众多研究者从电解液的角度考虑，通过调整电解液的溶剂体系和/或添加催化剂，提高电解液的分解温度，以便提升电池的高温使用温度。如尹成果的文献(磷酸盐包覆LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料的制备和性能研究，2013年6月)，是通过在电解质盐表面增加官能团的修饰开发出高温电解质盐，并在电解液中添加难燃有机溶剂、离子液体和阻燃添加剂，以此提高电解液的高温使用性。但是，这样仅仅解决了电解液的高温应对能力，却仍然无法避免高温条件下电极材料、尤其是碳负极材料与电解液之间发生的副反应。

发明内容

本发明提供的方案从电极材料方面进行改善，通过降低电极材料的比表面积，来减少电极材料与电解液之间的反应界面来减少副反应的发生，以期能够更好的提升锂离子电池的整体高温适应性。本发明的目的在于改善碳类负极材料的高温循环性能，提供一种在常温下保持常规负极材料活性水平、在高温下提升活性的负极材料，以提升锂离子电池的高温适用性。

本发明通过对负极材料粒度分布、比表面积及形貌的管控，以改变石墨晶体断面活性，减少石墨材料与电解液之间的反应界面，形成稳定的SEI膜。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：提供一种极限低比表面积锂离子电池负极材，该负极材料为比表面积0.1-1m²/g的石墨材料。

所述负极材料的制备是：通过对石墨材料的两次表面修复来实现具有极限低比表面积的石墨负极材料。具体地，该方法的第一次修复在材料石墨化之前，通过与硬碳前驱体材料混合实现，使修复工序的热处理步骤与材料石墨化工序合并，简化了材料的工序及制作成本，同时初步达到表面修复的效果；第二次修复在石墨化工序之后，通过气相精确均一的修复方式进一步对材料进行补修复，较为完整的填补石墨材料表面的缺陷；此外，本发明的方法还通过初步处理碳原料提高球化度来降低初始材料的比表面积。最终，使本发明的负极材料的比表面积接近极限低。

其具体制备方法包括步骤如下：

(1)采用沥青制备的中间相碳材料、或采用焦类进行形貌改善而得的碳材料，作为碳材料原料与硬碳前驱体混合，碳材料与硬碳前驱体的质量比是80:20～99:1；

(2)将步骤(1)所得的混合物进行石墨化处理，得到石墨材料；

(3)将步骤(2)得到的石墨材料通入碳气及保护气体，通过热处理的方式进行气相修复；

(4)将步骤(3)所得的修复后的石墨材料进行搅拌/混合(以确保材料的均一性)、过筛及除磁工序，最终制得极限低比表面积的锂离子电池负极材料。