[发明专利]一种锂离子电池用高功率密度负极材料及制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池用高功率密度负极材料，包括软碳基体、均匀包覆于软碳基体上的无定形导电碳包覆层，其制备方法为：将非晶碳材料进行预氧化，然后将预氧化非晶碳材料放入碳化炉中加热预碳化，再将预碳化软碳颗粒进行破碎分级，然后放入回转炉中用有机碳源气体进行CVD包覆，得到前驱体，最后将前驱体进行碳化处理、筛分，得到软碳成品。本发明方法制备的负极材料具有明显高于现有负极材料的可逆容量、首次库伦效率及倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，特别是一种锂离子电池复合负极材料及其制备方法。

背景技术

随着全球性石油资源紧缺与气候环境的不断恶化，发展清洁节能的新能源汽车受到世界各国的高度重视。新能源汽车的发展，关键在其动力电源。目前，商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，但功率密度较低，无法满足未来锂离子电池对高功率密度的需求。所以开发高性能新型电极材料成为研究重点，软碳类负极材料因具有不规则乱层结构，故其快速充放电性能、循环性能以及安全性能优异，但软碳首次效率较低，且电压平台较高，与正极材料匹配中需增加正极使用量，很难满足商业应用。CN101916856A公开了一种锂离子动力与储能电池用负极材料及其制备方法，采用加入催化剂的沥青，经500~1300℃碳化处理得到，制备方法包括：升温升压，发生碳化热缩聚反应，然后洗涤、抽提、再洗涤，烘干得到中间相小球前驱体，再经过碳化处理，得到锂离子动力与储能电池用负极材料，但其首效过低，限制其应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新的锂离子电池用高功率密度负极材料及制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种锂离子电池用高功率密度负极材料，其特征在于，包括软碳基体、均匀包覆于软碳基体上的无定形导电碳包覆层。

一种锂离子电池用高功率密度负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、非晶碳材料预氧化：将非晶碳材料与过氧化氢在水浴搅拌锅中进行预氧化，预氧化的温度为70-100℃，预氧化时间为2-10 h；

A2、非晶碳材料预碳化：将步骤A1处理后得到的预氧化非晶碳材料放入碳化炉中加热预碳化，采用气氛保护，升温速度2-10℃/min，升温至500-1000℃，保温时间1-5h，得到预碳化软碳颗粒；

A3、破碎，分级：将步骤A2得到的预碳化软碳颗粒进行破碎，分级至D₅₀为5-10μm，得到软碳颗粒；

A4、气相包覆：将步骤A3中得到的软碳颗粒在回转炉中用有机碳源气体进行CVD包覆，包覆在气氛保护下进行，升温速度为2-10℃/min，包覆温度为600-1000℃，包覆时间为2-8h，得到前驱体；

A5、碳化，过筛：将步骤A4得到的前驱体进行碳化处理，气氛保护，升温速度2-10℃/min，碳化温度为1000-1300℃，碳化时间为2-6h；用筛分机进行筛分，得到软碳成品。

优选的，步骤A1中，将非晶碳材料与过氧化氢按照质量比为1:1-5:1在水浴搅拌锅中进行预氧化，其中，过氧化氢质量分数为5%-20%；

优选的，步骤A1中，所述非晶态碳材料为2500℃以上可石墨化碳，所述非晶态碳材料为石油焦、针状焦、碳纤维和非石墨化中间相碳微球中的一种或多种的组合。

优选的，步骤A2和A5中，所述碳化炉可为推板窑、辊道窑、回转窑；

优选的，所述气氛保护为非氧化性气氛保护，所述非氧化性气氛保护所采用的气体为氮气、氦气、氩气或氢气中的任意一种或者多种的组合。

优选的，步骤A3中，将步骤A2处理后得到的预碳化软碳颗粒进行破碎，所述破碎采用的方式为机械磨、气流磨、球磨；