本发明属于新能源材料领域,涉及一种改性天然石墨负极材料的制备方法。
背景技术:
1、锂离子电池负极通常由负极材料、导电剂和粘结剂按照一定的比例混合均匀后涂敷在铜箔上,而导电剂和粘结剂本身并没有储锂能力或储锂能力很低,从而导致负极材料的容量有一定的损失。如何提供一种兼具比容量和导电性、粘结性的负极材料成为急需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了弥补现有技术的不足,提供一种改性天然石墨负极材料的制备方法。
2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
4、(1)将微氧化(弱氧化)天然石墨、低倍率膨胀石墨、木质素和交联剂按照质量比1:(0.1~0.2):(0.05~0.1):(0.15~0.3)混合,混匀后溶解在ph值为9~11的氢氧化钠溶液中,再加入木质素质量1.5-2.5%的引发剂过硫酸铵,搅拌均匀后置于水浴锅(70~80℃)中反应10~18h;
5、(2)反应结束后进行过滤、洗涤、干燥、粉碎,即得到一种改性天然石墨负极材料。
6、进一步,所述微氧化天然石墨采用以下方法制得:按固液比1:2.5~3.5,将固定碳含量在99.95%的天然石墨在浓度25~30%的过氧化氢溶液中浸泡1~4h。
7、进一步,所述低倍率膨胀石墨的膨胀容积为10~30ml/g,由细鳞片石墨制备得到。
8、进一步,所述交联剂为丙烯酰胺、黄原胶、聚乙烯醇、聚乙二醇、壳聚糖等。
9、进一步,所述干燥的方式为冷冻干燥。
10、本发明采用天然石墨为主要原料,少量的低倍率膨胀石墨为导电辅料, 低倍率膨胀石墨的加入提高了整体材料的导电性,并增加了锂离子迁移通道;再利用微氧化石墨表面的众多含氧官能团(如:cooh、c-oh、c-o等),使得木质素与交联剂反应能够在微氧化石墨表面接枝形成了一层凝胶薄膜,不仅起到粘结剂的作用,而且还具有一定的机械强度,能够起到缓冲层的作用,缓解了石墨材料在充放电过程中膨胀效应,改善其循环性能。
11、本发明的有益效果:
12、1.该方法材料易得,成本较低,制备工艺简单,易操作;
13、2.制得的一种改性天然石墨负极材料兼具活性材料、粘结剂和导电剂的功能,具有良好的导电性和粘接性,增强了充放电过程中材料结构的稳定性;0.1c倍率下,首次可逆比容量可达360mah/g以上;循环性能较好,100次循环后,容量保持率在90%以上。
14、实施方式
15、一种改性天然石墨负极材料的制备方法,具体实施步骤如下:
16、实施例
17、(1)将10g固定碳含量在99.95%的天然石墨在浓度30%的过氧化氢溶液30ml中浸泡2h,得到微氧化天然石墨;
18、(2)将10g微氧化天然石墨、1g低倍率膨胀石墨(由细鳞片石墨制备得到,膨胀容积为10ml/g)、0.5g木质素和1.5g丙烯酰胺混匀后,放入50ml ph值为10的氢氧化钠溶液中,再加入0.01g的过硫酸铵,搅拌均匀后置于水浴锅(75℃)中反应8h;
19、(3)反应结束后进行过滤、洗涤、冷冻干燥、粉碎(250目),得到改性天然石墨负极材料。制备所得的改性天然石墨负极材料与金属锂片作为对电极,制备cr2032扣电池,采用蓝电电池测试系统进行充放电测试,在0.1c倍率下,其首次可逆容量368.7mah/g;在1c倍率下充放电,循环100周后,其容量保持率在95.7%。
20、实施例
21、(1)将20g固定碳含量在99.95%的天然石墨在浓度30%的过氧化氢溶液65ml中浸泡3h,得到微氧化天然石墨;
22、(2)将20g微氧化天然石墨、3g低倍率膨胀石墨(由细鳞片石墨制备得到,膨胀容积为20ml/g)、2g木质素和6g黄原胶混匀后,放入110ml ph值为11的氢氧化钠溶液中,再加入0.04g的过硫酸铵,搅拌均匀后置于水浴锅(80℃)中反应14h;
23、(3)反应结束后进行过滤、洗涤、冷冻干燥、粉碎(250目),得到改性天然石墨负极材料。将制备所得的改性天然石墨负极材料与金属锂片作为对电极,制备cr2032扣电池,采用蓝电电池测试系统进行充放电测试,在0.1c倍率下,其首次可逆容量373.7mah/g;在1c倍率下充放电,循环100周后,其容量保持率在94.9%。
24、实施例
25、(1)将15g固定碳含量在99.95%的天然石墨在浓度30%的过氧化氢溶液50ml中浸泡4h,得到微氧化天然石墨;
26、(2)将15g微氧化天然石墨、2.25g低倍率膨胀石墨(由细鳞片石墨制备得到,膨胀容积为25ml/g)、1.2g木质素和3.6g聚乙二醇混匀后,放入90l ph值为9的氢氧化钠溶液中,再加入0.024g的过硫酸铵,搅拌均匀后置于水浴锅(70℃)中反应12h;
27、(3)反应结束后进行过滤、洗涤、冷冻干燥、粉碎(250目),得到改性天然石墨负极材料。将制备所得的改性天然石墨负极材料与金属锂片作为对电极,制备cr2032扣电池,采用蓝电电池测试系统进行充放电测试,在0.1c倍率下,其首次可逆容量370.8mah/g;在1c倍率下充放电,循环100周后,其容量保持率在95.3%。
1.一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于:所述微氧化天然石墨采用以下方法制得:按固液比1:2.5~3.5,将固定碳含量在99.95%的天然石墨在浓度25~30%的过氧化氢溶液中浸泡1~4h。
3.根据权利要求1所述一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于:所述低倍率膨胀石墨的膨胀容积为10~30ml/g,由细鳞片石墨制备得到。
4.根据权利要求1所述一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于:所述交联剂为丙烯酰胺、黄原胶、聚乙烯醇、聚乙二醇、壳聚糖。
5.根据权利要求1-4任一项所述一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于:所述干燥的方式为冷冻干燥。
6.根据权利要求1-4任一项所述一种改性天然石墨负极材料的制备方法,其特征在于:所述水浴锅的温度为70~80℃。