[发明专利]一种有机质材料/石墨复合负极的制备方法、复合负极及其应用

说明书

本发明涉及一种有机质材料/石墨复合负极的制备方法，有机质材料为具有共轭羰基结构的有机酸/酸酐中的一种或多种的混合物，包括如下步骤：S1、将有机质材料溶于溶剂中得到第一混合溶液，将石墨分散于溶剂中得到第二混合溶液，将第一混合溶液添加到第二混合溶液中后，升温搅拌至溶剂挥发，得到混合粉末；S2、将混合粉末放置干燥箱中继续烘干，去除残留溶剂，得到有机质材料/石墨复合粉末，作为电活性材料制备有机质材料/石墨复合负极。本发明通过采用不同的溶剂，或采用溶剂的复配，可以有效提高复合负极的电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种有机质材料/石墨复合负极的制备方法、复合负极及其应用。

背景技术

发展高性能负极是提高锂离子电池电化学性能的一个重要途径。石墨因导电性好、来源丰富、成本较低、对环境危害相对较小等优势，在锂离子电池负极市场中占据着主导地位。然而，石墨的理论比容量较低，只有372mAh/g，从而造成石墨负极的能量密度和功率密度偏低。

发展有机质/石墨复合电极是提高负极电化学性能的一种有效方法。有机质材料可以利用羰基和共轭效应可逆存储锂离子，不仅存储锂容量可达2000mAh/g，而且有机质材料本身具有很好的弹性和柔韧性，嵌脱锂过程中的体积效应小。综上所述，有机质材料的结构设计性强，可以通过调控分子结构优化电极的能量密度和功率密度，此外有机质材料来源丰富，清洁环保，价格相对低廉。通过将有机质材料与石墨复合，有机质可以弥补石墨能量密度和功率密度低的缺点，石墨可以解决有机质电子导电性差的问题。然而，现有技术中有机质/石墨复合负极的制备工艺单一，一般直接将有机质、石墨、导电剂、粘结剂混合进行搅浆。这种方法并没有解决有机质负极材料首次不可逆锂消耗高，以及有机小分子在电解液中易溶解的问题。

鉴于此，有必要对有机质/石墨复合电极的制备工艺进行研究，以进一步提高有机质/石墨复合负极的电化学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电化学性能好的有机质材料/石墨复合负极的制备方法、复合负极及其应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的第一个目的在于提供一种有机质材料/石墨复合负极的制备方法，所述有机质材料为具有共轭羰基结构的有机酸/酸酐中的一种或多种的混合物，所述制备方法包括如下步骤：

S1、将有机质材料溶于溶剂中得到第一混合溶液，将石墨分散于溶剂中得到第二混合溶液，将所述第一混合溶液添加到第二混合溶液中后，升温搅拌至所述溶剂挥发，得到混合粉末；

S2、将所述混合粉末放置干燥箱中继续烘干，去除残留溶剂，得到有机质材料/石墨复合粉末，作为电活性材料制备有机质材料/石墨复合负极。

具体地，所述有机质材料和所述石墨的投料质量比为1-30:100。

具体地，所述溶剂为选自乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种的混合溶剂。

具体地，S1中，所述升温的加热温度为30～100℃。

具体地，S2中，所述干燥箱为真空干燥或鼓风干燥，干燥温度为60～120℃，干燥时间为6-24h。

具体地，所述有机质材料为选自包括醛、酮、羧酸及羧酸衍生物中的一种或多种组成的混合物。

优选地，所述羧酸衍生物为选自酸酐、酰卤、酰胺和酯中的一种。

具体地，所述有机质材料/石墨复合负极的具体制备步骤为将所述有机质材料/石墨复合粉末、导电剂以及粘结剂混合均匀后，涂布于铜集流体上，干燥后锟压、切片和烘干，得到所述有机质材料/石墨复合负极；所述有机质材料/石墨复合粉末、所述导电剂和所述粘结剂的投料质量比为5-9:1-4:1-3。