[发明专利]一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：选用不同类型的石墨为原料，利用插层剂和氧化剂制备得到不同的插层化合物，再将硅粉利用砂磨机砂磨成不同尺寸的纳米硅，然后将插层化合物、纳米硅和铝的水合物溶于溶剂中混合搅拌，最后将混合物进行喷雾干燥，再将产物在氮气炉中烧结，得到无定形Al₂O₃包覆、纳米硅铆合在无定形Al₂O₃和石墨间的微膨高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极。

2.根据权利要求1所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

（1）将石墨溶于插层剂和氧化剂，在水浴锅中搅拌反应，再将反应产物重复水洗、离心，最后烘干，得到插层化合物；

（2）将硅粉利用砂磨机砂磨成不同尺寸的纳米硅；

（3）将步骤（1）中烘干的插层化合物、步骤（2）中的纳米硅以及铝的水合物溶于溶剂中混合搅拌；

（4）将步骤（3）中得到的混合物进行喷雾干燥，再将干燥产物在氮气炉中烧结，获得无定形Al₂O₃包覆、纳米硅铆合的快充微膨石墨负极。

3.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述石墨为天然石墨、人造石墨中的一种或几种；所述插层剂为浓硫酸、甲酸、浓硝酸、醋酸、高氯酸中的一种或几种；氧化剂为双氧水、高锰酸钾、高氯酸中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中水浴锅的反应温度在25～120℃之间，反应时间在30min～3h之间。

5.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（1）中反应产物烘干的温度在60～90℃之间，烘干时间在1～3h之间。

6.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（2）中砂磨机砂磨得到的纳米硅尺寸在5～100nm之间。

7.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（3）中铝的水合物为Al(NO₃)₃·9H₂O、C₆Al₂O₁₂·xH₂O、Al₂(SO₄)₃·18H₂O中的一种或几种；溶剂为乙醇、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺中的一种或几种。

8.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（3）中混合搅拌的插层化合物、纳米硅以及铝的水合物质量比为92～99wt%：0.5～3wt%：0.5～5wt%，搅拌时间在30～120min之间。

9.根据权利要求2所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法，其特征在于：步骤（4）中喷雾干燥的产物在氮气炉烧结的温度在600～900℃之间，升温速率为2～6℃/min，保温时间为3～10h，得到无定形Al₂O₃包覆、纳米硅铆合的微膨快充石墨锂离子电池负极。

10.一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极，其特征在于：由无定形Al₂O₃、微膨石墨以及铆合在二者之间的纳米硅组成，采用如权利要求1-9任一项所述的一种高性能兼顾快充石墨锂离子电池负极的制备方法制得。