本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种高性能锂电池阴极材料及制备工艺。
背景技术：
目前随着全球性石油资源紧缺与气候环境的不断恶化，人类社会发展面临着严峻的挑战。发展清洁节能的新能源汽车受到世界各国的高度重视。新能源汽车的发展，关键在其动力电源。锂离子电池具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作电压范围宽、使用寿命长、无环境污染等优点，是目前新能源汽车主要的动力电源。而锂离子电池关键电极材料是电池性能的最终决定性因素，其中负极材料对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。因此，开发高性能、廉价的负极材料对促进新能源汽车及相关新兴产业的发展具有重要的意义。
目前的阴极材料其比容量已经接近372mAh/g的理论值，难以满足高性能锂电池的需求，因此寻找高比容量阴极材料成为一个重要的发展方向。
技术实现要素：
本发明为解决上述问题，提供一种高性能锂电池阴极材料及制备工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种高性能锂电池阴极材料，所述阴极材料由以下重量份的原料组成：
石墨20-25份，钛白粉0.5-0.8份，铂金粉1.2-1.8份，碳化硅0.2-0.4份，碳化硅0.6-0.9份，锌粉0.7-1.0份，磷酸铁锂0.3-0.8份，二氧化钙0.5-0.8份，石英粉0.2-0.7份。
所述石墨是天然鳞片墨、微晶石墨、人造石墨或中间相炭微球。
所述石墨颗粒平均粒径为25～30um。
一种高性能锂电池阴极材料制备工艺，包括以下步骤：
(1)将上述原料混合均匀并加入到高速粉碎机内，在1600至1800rpm的转速下粉碎20至25分钟得到混合粉料；
(2)将混合粉料加入到低速冲击式球化粉碎机内，在1000至1200rpm的转速下整形和球形化30分钟，得到球形混合粉料；
(3)利用氧化剂对球形混合粉料进行纯化处理；
(4)将纯化处理后的物料制成氧化石墨水溶液，超声处理后得到不同二维尺度的氧化石墨水溶液；
(5)将步骤(4)得到的不同二维尺度的氧化石墨水溶液按比例混合，超声分散均匀后得到具有分散尺度的复合氧化石墨水溶液，然后通过还原法得到具有分散尺度的石墨水溶液，再经干燥处理后得到具有分散尺度的复合石墨；
(6)将干燥后的复合石墨在浓度1.0M至1.5M的掺杂多价态过渡金属盐溶液中浸渍24小时，反应温度25℃，然后过滤、脱水烘干；
(7)将上述处理后的复合石墨与6～8％的有机物混合包覆形成包覆石墨；
(8)将包覆石墨进行碳化处理或石墨化处理，在保护气氛中加热450至500℃，保温5小时，然后降至室温。
所述步骤(3)中纯化处理采用的氧化剂是双氧水、过氧乙酸、二氧化氯、氯气、氢氧化钠、浓硫酸、硝酸、浓盐酸、高氯酸、其中任意两种或三种氧化剂的混合物。
所述步骤(6)中掺杂多价态过渡金属元素为Ag、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、V、Mo或Sn，盐溶液采用硝酸盐，碳酸盐，硫酸盐、盐酸盐或含有掺杂元素的络盐溶液。
所述步骤(7)中的有机物混合包覆采用的包覆材料为水溶性的聚乙烯醇、丁苯橡胶乳SBR、羧甲基纤维素CMC、有机溶剂系的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈。
本发明的有益效果为：本发明所述阴极材料通过在石墨中掺杂微量金属元素，不仅保证了材料的高容量，还能缓解充放电过程中，体积膨胀收缩效应。将金属元素分散在石墨体系中，金属起到提高导电性的作用，发挥高容量的特性，稳定材料的结构。本发明的制得的阴极材料压实密度高、加工性能良好、导电性高、首次效率高、循环稳定性优异。本发明提供的阴极材料的制备工艺简单，原料成本低廉，环境友好无污染，适合工业化生产。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种高性能锂电池阴极材料，所述阴极材料由以下重量份的原料组成：
石墨20份，钛白粉0.5份，铂金粉1.2份，碳化硅0.2份，碳化硅0.6份，锌粉0.7份，磷酸铁锂0.3份，二氧化钙0.5份，石英粉0.2份。
实施例2
一种高性能锂电池阴极材料，所述阴极材料由以下重量份的原料组成：
石墨23份，钛白粉0.6份，铂金粉1.5份，碳化硅0.3份，碳化硅0.7份，锌粉0.8份，磷酸铁锂0.5份，二氧化钙0.6份，石英粉0.4份。
实施例3
一种高性能锂电池阴极材料，所述阴极材料由以下重量份的原料组成：
石墨25份，钛白粉0.8份，铂金粉1.8份，碳化硅0.4份，碳化硅0.9份，锌粉1.0份，磷酸铁锂0.8份，二氧化钙0.8份，石英粉0.7份。
所述石墨是天然鳞片墨、微晶石墨、人造石墨或中间相炭微球。
所述石墨颗粒平均粒径为25～30um。
一种高性能锂电池阴极材料制备工艺，包括以下步骤：
(1)将上述原料混合均匀并加入到高速粉碎机内，在1600至1800rpm的转速下粉碎20至25分钟得到混合粉料；
(2)将混合粉料加入到低速冲击式球化粉碎机内，在1000至1200rpm的转速下整形和球形化30分钟，得到球形混合粉料；
(3)利用氧化剂对球形混合粉料进行纯化处理；
(4)将纯化处理后的物料制成氧化石墨水溶液，超声处理后得到不同二维尺度的氧化石墨水溶液；
(5)将步骤(4)得到的不同二维尺度的氧化石墨水溶液按比例混合，超声分散均匀后得到具有分散尺度的复合氧化石墨水溶液，然后通过还原法得到具有分散尺度的石墨水溶液，再经干燥处理后得到具有分散尺度的复合石墨；
(6)将干燥后的复合石墨在浓度1.0M至1.5M的掺杂多价态过渡金属盐溶液中浸渍24小时，反应温度25℃，然后过滤、脱水烘干；
(7)将上述处理后的复合石墨与6～8％的有机物混合包覆形成包覆石墨；
(8)将包覆石墨进行碳化处理或石墨化处理，在保护气氛中加热450至500℃，保温5小时，然后降至室温。
所述步骤(3)中纯化处理采用的氧化剂是双氧水、过氧乙酸、二氧化氯、氯气、氢氧化钠、浓硫酸、硝酸、浓盐酸、高氯酸、其中任意两种或三种氧化剂的混合物。
所述步骤(6)中掺杂多价态过渡金属元素为Ag、Cu、Cr、Fe、Co、Ni、V、Mo或Sn，盐溶液采用硝酸盐，碳酸盐，硫酸盐、盐酸盐或含有掺杂元素的络盐溶液。
所述步骤(7)中的有机物混合包覆采用的包覆材料为水溶性的聚乙烯醇、丁苯橡胶乳SBR、羧甲基纤维素CMC、有机溶剂系的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。