專利名稱:包覆改性的天然石墨及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種包覆改性的天然石墨及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前鋰離子電池廣泛使用的陽極材料為人工石墨材料，其昂貴的價格促使人們積極的研究采用天然石墨代替人工石墨。然而，天然石墨在實(shí)際使用中存在一系列問題，如循環(huán)穩(wěn)定性較差、首次效率低和石墨層易發(fā)生剝離等。為克服以上問題，目前主要采用天然石墨表面包覆改性的方法，常用的包覆材料有硬碳、Al2O3和浙青等。這些具有較好的導(dǎo)熱性的材料的包覆改性，均不能有效的解決鋰離子電池的熱失控問題，且某些材料的包覆改性還會使得陽極材料的電解液浸潤性降低。而且在電池制作過程中，這些材料的包覆不可避免的會引入雜離子，這些雜離子會使電池內(nèi)部短路，從而降低電池的循環(huán)穩(wěn)定性。
因此，確有必要提供一種使用具有不良的導(dǎo)熱性及較好的陽離子吸附性和陰離子交換性的包覆材料對天然石墨進(jìn)行包覆改性的方法，以得到具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及較好安全性能和低溫性能的改性天然石墨。
公開號為CN101272985A及CN1101892A的專利申請等都已報道，鋁硅酸鹽由于其具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和抗熱沖擊性，而被廣泛的用作防火材料。與此同時，該材料還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、較低的熱膨脹系數(shù)及較好的耐水性。蒙脫土作為另一種鋁硅酸鹽材料，其單層結(jié)構(gòu)中的Six+被Al3+置換，八面體層中的AP+常被Mg2+，Zn2+等多價離子置換，使晶格中電荷不平衡，產(chǎn)生剩余負(fù)電荷，從而使其具有吸附陽離子和交換陰離子的能力。有文獻(xiàn)報道采用蒙脫土作為陽極材料，但存在導(dǎo)電性差的問題。而公開號為CN102157750A及CN102709595A的專利申請則采用蒙脫土結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽作為陽極交換材料與無機(jī)材料共同改性隔離膜及陽極極片，通過吸附陽離子能有效的降低電池中的雜離子，但采用的無機(jī)材料的較高的水含量不能有效的解決電池的安全問題。
但是，采用鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合材料來包覆改性天然石墨的介紹，尚未見報道。
因此，本發(fā)明提供了一種包覆改性的天然石墨及其制備方法，包覆材料為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合材料，采用其對天然石墨進(jìn)行包覆改性后，不僅能有效的提高天然石墨的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善天然石墨的熱失控問題，還能有效改善現(xiàn)有技術(shù)中的改性天然石墨的電解液浸潤性差及電池中溶有雜離子的問題，從而提高采用該改性天然石墨的鋰離子電池的安全性能、低溫性能及循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種包覆改性的天然石墨，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的改性天然石墨使用的包覆材料存在的導(dǎo)熱性太好或電解液浸潤性太差等問題導(dǎo)致的使用該改性天然石墨的鋰離子電池的安全性能、循環(huán)性能和低溫性能不佳的不足。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在所述核層外的殼層，所述核層為天然石墨，所述核層的粒徑為Ium lOOum，所述殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物，所述鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為ROx-SiO2-AL2O3，其中，R為堿金屬元素和堿土金屬元素中的至少一種，x=0.5或I,所述殼層的厚度為5nm 150nm。殼層太薄容易導(dǎo)致天然石墨顆粒表面包覆不均，從而達(dá)不到保護(hù)和吸附陽離子的效果；由于鋁硅酸鹽和蒙脫土不能有效發(fā)揮脫鋰作用，若殼層太厚則會降低電池能量密度，同時會增加鋰離子傳輸阻力，不利于電池性能發(fā)揮。因此，需要嚴(yán)格控制殼層的厚度。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的一種改進(jìn)，所述殼層的厚度為50nm IOOnm,這是較佳的選擇。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的一種改進(jìn)，所述殼層占所述核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1% 4%。殼層所占的質(zhì)量百分比太低，會使得殼層太薄，導(dǎo)致石墨顆粒表面不能均勻包覆，起不到保護(hù)和吸附陽離子的作用；而若殼層所占的質(zhì)量百分比太高，則由于鋁硅酸鹽不發(fā)揮嵌鋰作用，因此會降低電池的能量密度，增加鋰離子傳輸阻力，不利于電池性能的發(fā)揮。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的一種改進(jìn)，所述殼層占所述核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.2% 3%，這是較佳的選擇。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的一種改進(jìn)，所述鋁硅酸鹽和蒙脫土的質(zhì)量比例為(0.1 10):1。鋁硅酸鹽所占的比例過大，會使得包覆層吸附陽離子和交換陰離子的能力較差，不能有效地提高使用該天然石墨的電池的循環(huán)性能；而若鋁硅酸鹽所占的比例過小，又不能較好的提高天然石墨的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致使用該天然石墨的電池的安全性能和低溫性能較差。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的一種改進(jìn)，所述鋁硅酸鹽和蒙脫土的質(zhì)量比例為(0.5 5):1，這是較佳的選擇。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在天然石墨粉末的表面包覆鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合材料，由于鋁硅酸鹽具有低的水分殘留量、低的導(dǎo)熱性能、高的化學(xué)穩(wěn)定性和低的熱膨脹系數(shù)，而蒙脫土則具有較好的陽離子吸附性能和陰離子交換性能，將二者共同包覆在天然石墨的表面后，不僅能有效的提聞天然石墨的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少天然石墨層間的剝尚，起到較好的隔離保護(hù)作用，有效的防止天然石墨的熱失控，改善使用該天然石墨的電池的安全性能，而且還能有效地改善改性陽極材料的電解液浸潤性及通過吸附陽離子而減小電池中溶有的雜離子，從而提高電池的循環(huán)性能和低溫性能。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種包覆改性的天然石墨的制備方法，包括以下步驟:
第一步，將鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過傳送帶加入高速分散機(jī)中攪拌分散均勻，得初始混合粉末，所述鋁硅酸鹽粉末、所述蒙脫土粉末及所述天然石墨粉末的傳送速度比為1:2: (75 3000)。由于招娃酸鹽粉末屬于玻璃類材料,如果分散不均勻，在高溫處理時會成塊而影響包覆效果，因此，本發(fā)明采用傳送帶按一定的速度配送物料，能使物料更均勻的混合，從而使得包覆層更加均勻；同時本發(fā)明中蒙脫土粉末為納米級另IJ，天然石墨為微米級別，在攪拌分散過程中，有利于在天然石墨表面吸附鋁硅酸鹽粉末和蒙脫土粉末層，方便后續(xù)處理。
第二步，將初始混合粉末置于惰性氣氛中，以2 5°C /min的升溫速度升溫至300 400°C并在該溫度下加熱I 3小時后，再在500 700°C下熱處理0.5 I小時，然后按2 5°C /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨；程序控溫?zé)Y(jié)能夠使鋁硅酸鹽粉末和蒙脫土粉末緊密的包覆在天然石墨表面，形成核-殼結(jié)構(gòu)，而梯度降溫有利于維持核-殼結(jié)構(gòu)的完整性，防止驟冷導(dǎo)致的殼層結(jié)構(gòu)裂開等問題的出現(xiàn)。
第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為100 500m/s，轉(zhuǎn)速為IO3 IO4 r/min，得到粉碎后的粉末，此步驟的目的是通過高速氣流，帶動顆粒，讓顆粒與顆粒之間相互碰撞摩擦達(dá)到粉碎效果。
第四步，將粉碎后的粉末用兩層振動篩進(jìn)行篩分處理，振動頻率為IO2 IO4次/分鐘，得到包覆改性的天然石墨。兩層振動篩的設(shè)置有利于得到顆粒度均勻的包覆改性的天然石墨。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的制備方法的一種改進(jìn)，第一步所述鋁硅酸鹽粉末、所述蒙脫土粉末及所述天然石墨粉末的傳送速度比為1:2:(75 3000)，所述攪拌為機(jī)械攪拌或磁力攪拌，攪拌速度為600 1000轉(zhuǎn)/分。
作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的制備方法的一種改進(jìn)，第二步所述惰性氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥铡?br>作為本發(fā)明包覆改性的天然石墨的制備方法的一種改進(jìn)，第四步所述兩層振動篩的第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用傳送帶按一定的速度配送物料，能使物料更均勻的混合，從而使得包覆層更加均勻·；而且本發(fā)明采用惰性氣體保護(hù)下的程序控溫的方式燒結(jié)物料，有利于制備性能穩(wěn)定的改性天然石墨。整個制備方法工藝步驟少，操作簡單易于控制，容易實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明中編號為C1-C5和D1、D2的電池在不同溫度下的放電容量效率對比圖。
圖2為本發(fā)明中編號為E1-E5和F1、F2的對稱電池的阻值隨掃描頻率的變化圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種包覆改性的天然石墨。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在核層外的殼層，核層為天然石墨，核層的粒徑為lum，殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物(二者的質(zhì)量比為1:10)，其中，鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為LiOa5-SiO2-Al2O3，殼層的厚度為5nm。并且殼層占核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.2%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在核層外的殼層，核層為天然石墨，核層的粒徑為20um，殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物(二者的質(zhì)量比為1:5)，其中，鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為NaOa5-SiO2-Al2O3，殼層的厚度為15nm。并且殼層占核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.3%。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在核層外的殼層，核層為天然石墨，核層的粒徑為40um，殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物(二者的質(zhì)量比為10:1 )，其中，鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為KOa5-Si02-Al203J殼層的厚度為50nm。并且殼層占核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1%。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供的一種包覆改 性的天然石墨，包括核層和包覆在核層外的殼層，核層為天然石墨，核層的粒徑為80um，殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物(二者的質(zhì)量比為5:1)，其中，鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為MgO-SiO2-Al2O3，殼層的厚度為70nm。并且殼層占核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為2%。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在核層外的殼層，核層為天然石墨，核層的粒徑為lOOum，殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物(二者的質(zhì)量比為1:1)，其中，鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為CaO-SiO2-Al2O3，殼層的厚度為150nm。并且殼層占核層和殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為4%。
比較例I
本比較例提供的天然石墨的表面包覆有硬碳，且硬碳層的厚度為15nm。
比較例2
本比較例提供的天然石墨的表面包覆有氧化鋁，且氧化鋁層的厚度為50nm。
本發(fā)明還提供了一種包覆改性的天然石墨的制備方法。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨的制備方法，包括以下步驟:
第一步，將結(jié)構(gòu)式為LiOa5-Al2O3-SiO2的鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過三條物料傳送帶傳送到高速分散機(jī)中攪拌，使三種粉末分散均勻，得到初始混合粉末，其中，鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末的傳送速度(單位為g/min)之比為1:2:3000，其中的攪拌為機(jī)械攪拌，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分。
第二步，將初始混合粉末置于氮?dú)鈿夥罩?，?V /min的升溫速度升溫至300°C并在300°C下加熱1.5小時后，再在500°C下熱處理0.5小時，然后按5°C /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨；程序控溫?zé)Y(jié)能夠使混合型鋁硅酸鹽材料緊密的包覆在天然石墨表面，形成核-殼結(jié)構(gòu)。
第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為500m/s，轉(zhuǎn)速為10000r/min，得到粉碎后的粉末。
第四步，將粉碎后的粉末用兩層振動篩進(jìn)行篩分，第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目，兩層振動篩的振動頻率為2000次每分鐘，得到核層粒徑為lum、殼層厚度為5nm的LiOa5-Al2O3-SiO2包覆改性的天然石墨。
實(shí)施例2本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨的制備方法，包括以下步驟:
第一步，將結(jié)構(gòu)式為NaOa5-Al2O3-SiO2的鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過三條物料傳送帶傳送到高速分散機(jī)中攪拌，使三種粉末分散均勻，得初始混合粉末。其中，鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末的傳送速度(單位為g/min)之比為1:2:1000，其中的攪拌為磁力攪拌，攪拌速度為900轉(zhuǎn)/分。
第二步，將初始混合粉末置于氬氣氣氛中，以2V /min的升溫速度升溫至350°C并在350°C下加熱I小時后，再在600°C下熱處理I小時，然后按4°C /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨；
第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為400m/s，轉(zhuǎn)速為5000r/min，得到粉碎后的粉末。
第四步，將粉碎后的粉末用2層振動篩進(jìn)行篩分，第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目，2層振動篩的振動頻率為4000次每分鐘，得到核層粒徑為20um、殼層厚度為15nm的NaOa5-Al2O3-SiO2包覆改性的天然石墨。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供的一種混合型鋁硅酸鹽材料包覆改性的天然石墨的制備方法，包括以下步驟:
第一步，將結(jié)構(gòu)式為KOa5-Al2O3-SiO2的鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過三條物料傳送帶傳送到高速分散機(jī)中攪拌，使三種粉末分散均勻，得初始混合粉末。其中，鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末的傳送速度(單位為g/min)之比為1:2:300，其中的攪拌為機(jī)械攪拌，攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分。
第二步，將初始混合粉末置于氮?dú)鈿夥罩?，?°C /min的升溫速度升溫至400°C并在400°C下加熱2小時后， 再在700°C下熱處理0.7小時，然后以:TC /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨。
第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為300m/s，轉(zhuǎn)速為8000r/min，得到粉碎后的粉末。
第四步，將粉碎后的粉末用2層振動篩進(jìn)行篩分，第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目，2層振動篩的振動頻率為8000次每分鐘，得到核層粒徑為40um、殼層厚度為50nm的KOa5-Al2O3-SiO2包覆改性的天然石墨。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨的制備方法，包括以下步驟:
第一步，將結(jié)構(gòu)式為MgO-Al2O3-SiO2的鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過三條物料傳送帶傳送到高速分散機(jī)中攪拌，使三種粉末分散均勻，得初始混合粉末。其中，鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末的傳送速度(單位為g/min)之比為1:2:150，其中的攪拌為磁力攪拌，攪拌速度為700轉(zhuǎn)/分。
第二步，將初始混合粉末置于氮?dú)鈿夥罩校?°C /min的升溫速度升溫至300°C并在300°C下加熱2.5小時后，再在650°C下熱處理I小時，然后按2°C /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨。
第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為100m/S，轉(zhuǎn)速為1000r/min，得到粉碎后的粉末。[0048]第四步，將粉碎后的粉末用2層振動篩進(jìn)行篩分，第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目，2層振動篩的振動頻率為10000次每分鐘，得到核層粒徑為80um、殼層厚度為70nm的MgO-Al2O3-SiO2包覆改性的天然石墨。
實(shí)施例5
本實(shí)施例提供的一種包覆改性的天然石墨的制備方法，包括以下步驟:
第一步，將結(jié)構(gòu)式為CaO-Al2O3-SiO2的鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過三條物料傳送帶傳送到高速分散機(jī)中攪拌，使三種粉末分散均勻，得初始混合粉末。其中，鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末的傳送速度(單位為g/min)之比為1:2:100，其中的攪拌為磁力攪拌，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分。
第二步，將初始混合粉末置于氬氣氣氛中，以5°C /min的升溫速度升溫至400°C并在400°C下加熱3小時后，再在550°C下熱處理I小時，然后按2°C /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨。
第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為200m/s，轉(zhuǎn)速為3000r/min，得到粉碎后的粉末。
第四步，將 粉碎后的粉末用2層振動篩進(jìn)行篩分，第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目，2層振動篩的振動頻率為100次每分鐘，得到核層粒徑為lOOum、殼層厚度為150nm的CaO-Al2O3-SiO2包覆改性的天然石墨。
將實(shí)施例1至5提供的包覆改性的天然石墨和比較例I和2提供的改性天然石墨制作成陽極極片，得到的陽極極片分別編號為A1-A5和B1、B2 ;再將陽極極片與陰極極片、隔膜和電解液組裝成鋰離子電池，得到的鋰離子電池分別編號為C1-C5和D1、D2。
對編號為C1-C5和D1、D2的鋰離子電池和編號為A1-A5和B1、B2的陽極極片進(jìn)行如下測試:
(I)、容量測試:將編號為C1-C5和Dl、D2的鋰離子電池在45±2°C下，先以0.02C的充電倍率充電到3.40V，然后再以0.2C的充電倍率充電到3.8V，記錄充電容量。然后在25±2°C下充電，以0.2C的充電倍率恒流充電到4.20V，然后在4.20V恒壓充電到0.05C，之后以0.2C的放電倍率恒流放電到3.0V0記錄電芯充放電容量，并計算該溫度下的平均容量和首次效率，所得結(jié)果見表I。
(2)、不同溫度下的放電容量測試:在25±2°C下充電，以0.5C的充電倍率恒流充電到4.20V，然后在4.20V恒壓充電到0.05C，之后分別在25±2°C、_10±2°C、_20±2°C下以0.5C的放電倍率恒流放電到3.0V，對比電芯在不同溫度下的放電效率，所得結(jié)果如圖1所示。
(3)、循環(huán)壽命測試:將編號為C1-C5和D1、D2的鋰離子電池在25±2°C下充放電，充電倍率為0.5C，充電截止電壓為4.20V，截止電流為0.05C ;放電電流為0.5C，放電截止電壓為3.0V ;記錄充放電循環(huán)過程中電芯容量和庫倫效率的變化，并計算200次循環(huán)后的容量保持率，所得結(jié)果見表I。
(4)、穿釘實(shí)驗(yàn)測試:分別從編號為C1-C5和D1、D2的鋰離子電池中選取10只進(jìn)行穿釘實(shí)驗(yàn)，在25±2°C下滿充，以0.2C的充電倍率恒流充電到4.20V，然后在4.20V恒壓充電到0.05C。將釘子以300mm/s的穿刺速度穿過電芯主體,測試用釘子規(guī)格為2.5mm,記錄發(fā)生燃燒的電池的個數(shù)情況，所得結(jié)果見表I。[0058](5)、電解液浸潤性測試:分別取面積大小為4cmX 5cm編號為A1-A5和B1、B2的陽極極片各2片，再將2片陽極極片與電解液組裝成對稱電池，得到的對稱電池依將其編號為E1-E5和F1、F2。再對其進(jìn)行EIS掃描，掃描頻率為5HZ-1000HZ，記錄對稱電池阻值隨掃描頻率的變化狀況，所得結(jié)果見圖2。
表一:編號為C1-C5和D1、D2的電池的容量測試、穿釘測試和循環(huán)壽測試結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在所述核層外的殼層，所述核層為天然石墨，其特征在于:所述核層的粒徑為Ium lOOum，所述殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物，所述招娃酸鹽的結(jié)構(gòu)式為ROx-SiO2-Al2O3,其中，R為堿金屬元素和堿土金屬元素中的至少一種，x=0.5或I,所述殼層的厚度為5nm 150nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的包覆改性的天然石墨，其特征在于:所述殼層的厚度為50nm IOOnm0
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的包覆改性的天然石墨，其特征在于:所述殼層占所述核層和所述殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.1% 4%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的包覆改性的天然石墨，其特征在于:所述殼層占所述核層和所述殼層總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.2% 3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的包覆改性的天然石墨，其特征在于:所述鋁硅酸鹽和蒙脫土的質(zhì)量比例為(0.1 10):1。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的包覆改性的天然石墨，其特征在于:所述鋁硅酸鹽和蒙脫土的質(zhì)量比例為(0.5 5):1。
7.—種權(quán)利要求
1至6任一項(xiàng)所述的包覆改性的天然石墨的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步，將鋁硅酸鹽粉末、蒙脫土粉末及天然石墨粉末分別通過傳送帶加入高速分散機(jī)中攪拌分散均勻，獲得初始混合 粉末，所述鋁硅酸鹽粉末、所述蒙脫土粉末及所述天然石墨粉末的傳送速度比為1:2: (75 3000); 第二步，將第一步獲得的初始混合粉末置于惰性氣氛中，以2 5°C /min的升溫速度升溫至300 400°C并在該溫度下加熱I 3小時后，再在500 700°C下熱處理0.5 I小時，然后按2 5°C /min的降溫速度降溫，得到表面包覆有鋁硅酸鹽和蒙脫土的天然石墨； 第三步，將第二步得到的天然石墨置于循環(huán)式氣流粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，氣流速度為100 500m/s，轉(zhuǎn)速為IO3 IO4 r/min，得到粉碎后的粉末； 第四步，將第三步得到的粉末用兩層振動篩進(jìn)行篩分處理，振動頻率為IO2 IO4次/分鐘，得到包覆改性的天然石墨。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的包覆改性的天然石墨的制備方法，其特征在于:在第一步中，所述攪拌為機(jī)械攪拌或磁力攪拌，攪拌速度為600 1000轉(zhuǎn)/分。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的包覆改性的天然石墨的制備方法，其特征在于:在第二步中，所述惰性氣氛為氮?dú)鈿夥栈驓鍤鈿夥铡?br>10.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的包覆改性的天然石墨的制備方法，其特征在于:在第四步中，所述兩層振動篩的第一層篩的目數(shù)為200目，第二層篩的目數(shù)為300目。
專利摘要
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種包覆改性的天然石墨，包括核層和包覆在核層外的殼層，核層為天然石墨，核層的粒徑為1um～50um，殼層為鋁硅酸鹽和蒙脫土的混合物，鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)式為ROx-SiO2-Al2O3，殼層的厚度為5nm～150nm。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過將鋁硅酸鹽和蒙脫土共同包覆在天然石墨的表面，不僅能有效的提高天然石墨的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少天然石墨層間的剝離有效的防止天然石墨的熱失控，改善使用該天然石墨的電池的安全性能，而且還能有效地改善改性陽極材料的電解液浸潤性及通過吸附陽離子而減小電池中溶有的雜離子，從而提高電池的循環(huán)性能和低溫性能。
文檔編號H01M4/133GKCN103236545SQ201310127226
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月12日
發(fā)明者曾巧, 徐守江 申請人:東莞新能源科技有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan