[发明专利]一种快速充放电的石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种快速充放电的石墨负极材料，包括石墨30‑50份、石墨烯2‑8份、沥青粉5‑15份、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1‑5份、N‑烯丙基咪唑2‑8份、双氧水1‑3份、引发剂1‑3份、催化剂2‑5份、导电剂3‑6份和粘结剂2‑4份。本发明采用沥青粉和石墨烯混合在石墨中制备负极材料，能够使锂离子在本发明制备的电极中快速移动，从而达到快速充放电的目的，同时由于采用了Al₂O₃、CuO以及银浆作为本发明电极的辅助材料，能够有效降低电极内部电阻，增强充放电效率；本发明原料便宜成本低廉，加工方便，大大节约了生产成本，有利于加工与生产。

技术领域

本发明涉及石墨材料技术领域，具体的说涉及一种快速充放电的石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池，由于高电压，高能量，质量轻，体积小，内阻小，自放电率低，循环寿命长，无记忆效应的“21世纪最具竞争力的动力源”等。随着科技的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车，航空航天，生物医学工程等领域，因此，研究和发展锂离子电池材料具有重大意义。

作为锂离子电池负极材料有以下几种：石墨化碳材料、无定向碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金。

石墨具有六边形的层状晶体结构，每层中碳原子以σ键和π键相连，而层层之间又靠范德华力相结合，这种层间力作用小且层间距较大结构，使得一些原子、基团或离子容易插入层间形成石墨层间化合物，因此做为负极材料具有很高的比能量，同时具有良好的导电性，结晶度高，成本低，理论嵌锂容量高，充放电电位低且平坦。但是，目前的石墨副机材料充放电可逆容量低，不适合大电流充放电，循环性能差，无法达到快速充放电。

因此，提供一种能够快速充放电、循环性能好的石墨负极材料及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够快速充放电、循环性能好的石墨负极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种快速充放电的石墨负极材料，包括以下重量份原料：石墨30-50份、石墨烯2-8份、沥青粉5-15份、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚1-5份、N-烯丙基咪唑2-8份、双氧水1-3份、引发剂1-3份、催化剂2-5份、导电剂3-6份和粘结剂2-4份。

进一步，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或偶氮二异庚腈。

采用上述进一步的有益效果在于：引发剂能够有引起各原料之间的交联反应，释放出自由基，进而促进石墨的导电性和导电能力。

进一步，所述催化剂为Al₂O₃或CuO。

采用上述进一步的有益效果在于：本发明采用的催化剂能够提供游离的铝离子或者铜离子，经过实验证明铝离子和铜离子的导电性能明显高于其他金属，进而提高本发明充放电性能。

进一步，所述导电剂为银浆。

采用上述进一步的有益效果在于：本发明以银浆作为导电剂，能够曾江石墨与电极表面的导电性，进而提高导电效率，同时由于银优秀的导电性能，使本发明制备的电极能够多次循环使用。

进一步，所述粘结剂为聚丙烯酸酯或聚酰亚胺。

本发明还提供了上述快速充放电的石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按上述重量份数称取各原料；

(2)将石墨和石墨烯放入球磨机中进行球磨，得到石墨和石墨烯的混合粉；

(3)将步骤(2)的石墨和石墨烯的混合粉与沥青粉混合均匀，依次加入烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-烯丙基咪唑、双氧水、引发剂、粘结剂和催化剂，然后混合研磨2-4h，得到研磨粉；