專利名稱：鋰離子動(dòng)力電池改性石墨負(fù)極材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了ー種鋰離子動(dòng)カ電池改性石墨負(fù)極材料的制備方法，屬于電池生產(chǎn)制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰離子電池是上個(gè)世紀(jì)九十年代以來(lái)繼鎳氫電池之后的新一代二次電池，因其具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今社會(huì)中的首選電源。而在鋰電小型化技術(shù)相對(duì)成熟后，開(kāi)發(fā)大型鋰離子動(dòng)カ電池及其相關(guān)材料成為迫切需求。而目前影響動(dòng)カ電池發(fā)展的瓶頸ー為成本，ニ是電池性能(高倍率充放電性能、快速充放電時(shí)間、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命以及對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性等)。其中電池負(fù)極材料的選擇直接影響到鋰離子電池的性能。當(dāng)前商品化鋰離子電池負(fù)極材料有石墨、乙炔黑、石油、焦炭、MCMB等。與其它負(fù)極材料相比，石墨除了具有較高的比容量外，鋰的嵌入-脫出電位低，在0.00 0.25V (vs.Li/Li+)之間，接近于鋰的電極電位，鋰在石墨層狀結(jié)構(gòu)中的嵌入和脫出過(guò)程可逆，并且成本低廉、無(wú)毒、放電狀態(tài)時(shí)在空氣中比較穩(wěn)定，避免使用活潑的金屬鋰，使其安全性大大提高。然而，石墨材料的缺點(diǎn)也很明顯一是石墨插層化合物的晶面層間距(d =0.37 nm)，要大于石墨的層間距(d (002) く 0. 34 nm)，致使在充放電過(guò)程中，石墨層間距改變，造成石墨墨片剝落、粉化，導(dǎo)致電池循環(huán)性能不理想；二是與電解液的相容性較差；三是其振實(shí)密度比較低。為了克服石墨材料的上述不足，對(duì)石墨材料進(jìn)行改性已成為近年來(lái)碳負(fù)極研究的熱點(diǎn)，主要的改性方法有碳包覆、表面氧化、金屬包覆、機(jī)械活化和摻雜等。目前通常采用的方法是碳包覆方式，主要有化學(xué)氣相沉積法、液相法和固相法。但大部分エ藝較復(fù)雜，實(shí)用性不強(qiáng)，本發(fā)明投入少，エ藝簡(jiǎn)単，成本低廉，具有潛在的エ業(yè)化可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子動(dòng)カ電池石墨負(fù)極材料的制備方法。其エ藝簡(jiǎn)單、投入少，碳包覆的比較完整。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
(1)在不斷攪拌下，將易溶性糖類(lèi)物質(zhì)溶解于去離子水中，使其變成糖類(lèi)的稀釋溶液；
(2)將天然石墨緩慢加入到上述步驟(1)的糖類(lèi)溶液中，控制溫度在80 95°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物在100 150°C下抽真空烘干；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 直接進(jìn)行高溫煅燒即可。上述步驟(1)所用易溶性糖類(lèi)物質(zhì)為蔗糖、葡萄糖或者易溶淀粉；
步驟(2)所用天然石墨的形貌為球形或者近球形，其與易溶性糖類(lèi)物質(zhì)的質(zhì)量比為10:1. 0 2. 0 ；
步驟(3)烘干時(shí)間為12 Mh;
步驟(4)所述煅燒過(guò)程為以1 10°C /min的速度升至600 1200°C，保溫0. 5 5h， 然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的有益效果
本發(fā)明利用易溶性糖類(lèi)物質(zhì)，先溶解到去離子水中，然后再將石墨加入，強(qiáng)烈攪拌下使其更均勻的被糖類(lèi)物質(zhì)包覆，最后高溫裂解的無(wú)定形的碳也能完整的包覆在石墨表面，從而更有利于大電流放電，提高電池的循環(huán)性能；本發(fā)明エ藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，具有大規(guī)模エ業(yè)生產(chǎn)的潛能。
具體實(shí)施例方式為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明，列舉以下實(shí)例，但其對(duì)本發(fā)明沒(méi)有任何限制。實(shí)施例1
(1)在不斷攪拌下，將2g蔗糖溶解于IOOml去離子水中，使其變成稀釋的溶液；
(2)將20g天然石墨緩慢加入到上述溶液中，控制溫度在85°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物在100°C下抽真空烘干Mh；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 以5°C /min升溫到700°C，保溫池，然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。實(shí)施例2
(1)在不斷攪拌下，將3g葡萄糖溶解于150ml去離子水中，使其變成稀釋的溶液；
(2)將30g天然石墨緩慢加入到上述溶液中，控制溫度在95°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物110°C抽真空烘干18h；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 以6°C /min升溫到800°C，保溫紐，然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。實(shí)施例3
(1)在不斷攪拌下，將4g易溶淀粉溶解于200ml去離子水中，使其變成稀釋的溶液；
(2)將40g天然石墨緩慢加入到上述溶液中，控制溫度在90°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物120°C抽真空烘干20h；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 以8°C /min升溫到900°C，保溫池，然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。實(shí)施例4
(1)在不斷攪拌下，將4g易溶淀粉溶解于200ml去離子水中，使其變成稀釋的溶液；
(2)將30g天然石墨緩慢加入到上述溶液中，控制溫度在80°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物140°C抽真空烘干14h；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 以10°C /min升溫到1000°C，保溫3.證，然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。實(shí)施例5
(1)在不斷攪拌下，將3g蔗糖溶解于150ml去離子水中，使其變成稀釋的溶液；
(2)將20g天然石墨緩慢加入到上述溶液中，控制溫度在85°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物150°C抽真空烘干12h；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 以10°C /min升溫到1200°C，保溫池，然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。實(shí)施例6
(1)在不斷攪拌下，將5g葡萄糖溶解于200ml去離子水中，使其變成稀釋的溶液；
(2)將40g天然石墨緩慢加入到上述溶液中，控制溫度在95°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；
(3)將步驟(2)得到的混合物120°C抽真空烘干Mh；
(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 以8°C /min升溫到1100°C，保溫2.證，然后自然冷卻到室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即可得到改性的石墨負(fù)極材料。通過(guò)以下電化學(xué)性能測(cè)試表明本發(fā)明的積極效果所在
將實(shí)施例廣6制得的改性石墨材料作為負(fù)極，磷酸鐵鋰作為正極材料，組成模擬電池， 在0. 2C條件下進(jìn)行充放電測(cè)試，比較實(shí)例為天然石墨不進(jìn)行任何修飾，其結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種用于鋰離子動(dòng)カ電池改性石墨負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟(1)在不斷攪拌下，將1 5g易溶性糖類(lèi)物質(zhì)溶解于100 200ml去離子水中，使其變成糖類(lèi)的稀釋溶液；(2)將10 40g天然石墨緩慢加入到步驟(1)的糖類(lèi)稀釋溶液中，控制溫度在80 95°C，強(qiáng)烈攪拌，直至將去離子水蒸干；(3)將步驟(2)所得的混合物在100 150°C下抽真空烘干；(4)將步驟(3)烘干后的混合物裝入瓷方舟中，輕微壓實(shí)，在惰性氣體隊(duì)或Ar保護(hù)下， 直接進(jìn)行高溫煅燒即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的改性石墨負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述易溶性糖類(lèi)物質(zhì)為蔗糖、葡萄糖或者易溶淀粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的改性石墨負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(2)所述的天然石墨的形貌為球形或者近球形，其與易溶性糖類(lèi)物質(zhì)的質(zhì)量比為10:1. 0 2. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的改性石墨負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的烘干時(shí)間為12 Mh。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的改性石墨負(fù)極材料的制備方法，其特征在于步驟(4)所述煅燒過(guò)程為以1 10°c /min的速度升至600 1200°C，保溫0. 5 釙，然后自然冷卻至室溫，將所得的產(chǎn)物粉碎，即得。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子動(dòng)力電池石墨負(fù)極材料的制備方法，利用易溶性糖類(lèi)物質(zhì)，先溶解到去離子水中，然后再將石墨加入，強(qiáng)烈攪拌下使其更均勻的被糖類(lèi)物質(zhì)包覆，最后高溫裂解的無(wú)定形的碳也能完整的包覆在石墨表面，從而更有利于大電流放電，提高電池的循環(huán)性能；本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，碳包覆的比較完整，具有大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛能。
文檔編號(hào)H01M4/38GK102544458SQ201110452978
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者蘭亞超, 康書(shū)文 申請(qǐng)人:中聚電池研究院有限公司