[发明专利]一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，包括：首先对其焦类骨料粒径进行表面氧化，之后浸泡于催化剂的聚合物溶液中，之后添加过硫酸铵聚合，过滤、并通过气相生长法，在其表面生长碳纳米管得到。本发明能改善锂离子电池的充放电倍率及首次效率。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料制备领域，具体的说是一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

随着市场对锂离子电池倍率性能要求的提高，要求负极材料在具有高能量密度的同时，材料的快充性能也能得到提升。目前市场化的快充材料主要以人造石墨，并通过降低骨料粒径及其提升碳包覆提升材料的快充性能。而通过包覆虽然可以提升材料的快充性能，比如包覆软碳或硬碳，但是单独在石墨表面包覆软碳或硬碳，对提升材料的快充性能提升幅度有限。其原因为充放电过程中的锂离子传输一方面是依靠材料表面的软碳进行锂离子扩散及其嵌入或脱出，另一方面，内核的粒径影响充放电过程中锂离子的嵌脱，粒径越小锂离子的嵌脱速率越快，同时内核的表面活性点越多锂离子的嵌脱速率越快。而目前的负极材料主要是通过降低材料的骨料粒径提升材料倍率，但是存在骨料粒径的活性点较少，对材料的动力学性能提升幅度有限，进而影响倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种能改善锂离子电池的充放电倍率及首次效率的高倍率锂离子电池负极材料的制备方法。

本发明的一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石油焦或针状焦磨碎成1～10微米的细粉，并在整形机中进行整形，得到骨料前驱体，按质量比骨料前驱体：氧化剂为2∶1配料，在温度为80℃搅拌均匀并反应12h，冷却6h以上，洗涤至中性，80℃干燥24h，得到氧化骨料前驱体材料；

(2)将催化剂添加到聚合物溶液中配制成1～10wt％的催化剂聚合物溶液，将氧化骨料前驱体材料添加到催化剂聚合物溶液中，分散均匀，然后添加过硫酸铵，并在温度为0～4℃磁力搅拌1～24h搅拌聚合，过滤、滤渣真空干燥，得到前驱体材料；

催化剂：氧化骨料前驱体材料：过硫酸铵质量比为1-10:100:0.5-2；

(3)按照质量比为100：1～10将前驱体材料、粘结剂添加到融合机中，并在转速为20～200r/min，温度为150～300℃，融合60～360min；在碳源气体下，温度为700～1000℃，沉积1～6h；在保护气体下，以升温速率为5℃/min升温至2800～3200℃，石墨化处理1～20h，自然降温到室温、粉碎即得。

上述的一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，其中：所述步骤(1)中石油焦或针状焦为煤系针状焦生焦、煤系针状焦熟焦、油系针状焦生焦或油系针状焦熟焦中的至少一种。

上述的一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，其中：所述步骤(2)中催化剂为纳米铁、纳米钴或纳米铁中的一种，粒径100～500nm。

上述的一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，其中：所述步骤(1)所述的氧化剂为硝酸、过二硫酸铵、硫酸、高猛酸钾或过氧化氢中的一种。

上述的一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，其中：所述步骤(2)中聚合物为苯胺、噻吩或吡咯中的一种。

上述的一种高倍率锂离子电池负极材料的制备方法，其中：所述步骤(3)中粘结剂为沥青、液态酚醛树脂或液态环氧树脂中的一种。

本发明与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本发明采用表面微氧化与液相包覆相结合的方法，对石墨的骨料粒径进行表面微氧化，以生成更多的微孔和纳米孔道，增加锂离子的存贮空间，并提升活性点，使其倍率性能得到提高，同时通过表面氧化造孔工艺进一步增加基面的锂离子迁移通道，提高锂离子迁移速度，并通过造粒工艺降低各向异性，从而改善其充放电倍率。同时通过在其表面包覆无定形碳，降低其比表面积，提升首次效率。

附图说明