一种改性石墨基锂离子电池负极材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种改造石墨基裡离子电池负极材料的制备方法，属于电池制造技术 领域。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池的发展源于上世纪90年代，至今不过20年，在过去的20年是裡电行 业的一次飞跃，随着各国对环境、新能源的重视，裡离子电池更会有突飞猛进的发展。
[0003] 裡离子电池具有W下特点：（1)工作电压高。裡离子电池的电压一般在3. 6V，是儀 儒、儀氨电池工作电压的3倍。（2)能量密度高。裡离子电池的能量密度应达到180Wh/kg， 是同等质量下儀儒电池的3倍，儀氨电池的1.5倍。（3)循环寿命长。裡离子电池通常具有 1000多次的循环寿命，是儀儒、儀氨电池的2倍。（4)自放电率小。裡离子电池在首次充电 的过程中会在碳负极上形成一层固体电解质纯化膜（SEI)，它只允许离子通过而不允许电 子通过，因此可W较好地防止自放电，使得胆存寿命增长，容量衰减减小。一般其月自放电 率为2%~3%，远低于儀儒电池（25%~30% )及儀氨电池（20% )。（5)允许溫度范围 宽，具有优良的高低溫放电性能，可在-20°C~+60°C之间工作。（6)无环境污染。裡离子电 池中不含有铅、儒等有毒、有害物质，是真正的绿色环保电池。（7)无记忆效应。记忆效应指 电池用电未完时再充电时充电量会下降，而裡离子电池不存在儀儒、儀氨电池的记忆效应， 可随时充放电，而不影响其容量和循环寿命。由于裡离子电池具有W上优良的性能，因此它 在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面均展示了广阔的应用前景和潜 在的巨大经济效益，被称为21世纪的理想电源。
[0004] 裡离子电池是指W两种不同的能够可逆地嵌入及脱出裡离子的嵌裡化合物分别 作为电池正极和负极的二次电池体系。充电时，裡离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌 入到负极中；放电时则相反，裡离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。裡离 子电池的负极是由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜锥两 侦U，经干燥、滚压而成。石墨由于具备电子电导率高、裡离子扩散系数大、层状结构在嵌裡前 后体积变化小、嵌裡容量高和嵌裡电位低等优点，成为目前主流的商业化裡离子电池负极 材料。 阳〇化]目前商业裡离子电池主要采用碳材料作为负极活性物质。人们对碳材料做了比较 多的研究工作，从无定形碳到天然石墨，都进行了制备方法、表面修饰等多方面研究，但由 于受到理论比容量（372mAh/g)的限制，碳负极材料的比容量很难进一步提高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是：提供一种改性的石墨基裡离子电池负极材料，其需要具有较大 放电容量。采用的技术方案是：
[0007] 一种改性石墨基裡离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤： W08] 第1步、按重量份计，将娃源20~30份、丙醇40~60份、水50~60份放入反应 器中，再加入石墨50~80份，揽拌均匀，然后在30~40°C的溫度下，滴加质量浓度为I~ 5%的盐酸溶液，滴加完毕后，升溫至50~60°C，保溫2~6小时，放冷至室溫；
[0009] 第2步、第1步所得的反应物进行过滤，固体物用去离子水洗涂至中性，将固体物 置于球磨机中球磨；
[0010] 第3步、将第2步球磨后的石墨烘干后，即得负极材料。
[0011] 作为优选，第1步所所述的娃源是指将正娃酸乙醋、正娃酸甲醋或1,2-二乙 氧基娃基）乙烧中的一种。
[0012] 作为优选，第2步球磨的时间是0. 5~1小时。
[0013] 作为优选，第3步中，烘干的溫度是110~120°C，烘干的时间是2~8小时。
[0014] 有益效果
[0015] 本发明通过对石墨进行改性之后，改善了石墨的结构形态，将其制得裡离子电池 负极材料之后，初始容量可W达到125mA/gW上，经过300次循环后的剩余电量仍然在90 % W上。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1
[0017] 第1步、将正娃酸乙醋20g、丙醇40g、水50g放入反应器中，再加入石墨50g，揽拌 均匀，然后在30°C的溫度下，滴加质量浓度为1 %的盐酸溶液，滴加完毕后，升溫至50°C，保 溫2小时，放冷至室溫；
[0018] 第2步、第1步所得的反应物进行过滤，固体物用去离子水洗涂至中性，将固体物 置于球磨机中球磨0.化；
[0019] 第3步、将第2步球磨后的石墨烘干，烘干的溫度是110。烘干的时间是2小时， 即得负极材料。
[0020] 实施例2
[0021] 第1步、将正娃酸甲醋30g、丙醇60g、水60g放入反应器中，再加入石墨80g，揽拌 均匀，然后在40°C的溫度下，滴加质量浓度为5%的盐酸溶液，滴加完毕后，升溫至60°C，保 溫6小时，放冷至室溫；
[0022] 第2步、第1步所得的反应物进行过滤，固体物用去离子水洗涂至中性，将固体物 置于球磨机中球磨0.化；
[002引第3步、将第2步球磨后的石墨烘干，烘干的溫度是120。烘干的时间是8小时， 即得负极材料。
[0024] 实施例3
[0025] 第1步、将1,2-二乙氧基娃基）乙烧25g、丙醇50g、水55g放入反应器中，再 加入石墨60g，揽拌均匀，然后在35°C的溫度下，滴加质量浓度为3%的盐酸溶液，滴加完毕 后，升溫至55°C，保溫4小时，放冷至室溫；
[00%] 第2步、第1步所得的反应物进行过滤，固体物用去离子水洗涂至中性，将固体物 置于球磨机中球磨Ih;
[0027] 第3步、将第2步球磨后的石墨烘干，烘干的溫度是115°C，烘干的时间是6小时， 即得负极材料。
[0028] 性能试验
[0029] 将W上实施例制备得到的裡离子电池负极材料作为电极活性物质与乙烘黑和聚 偏氣乙締（PVD巧W80 : 10 : 10 (重量比）的比例混合，然后用二甲基化咯烧酬（NMP)溶 剂，揽拌混合均匀成浆料，并涂在直径为15mm的圆形儀网上，在干燥箱中干燥lOh，然后用 漉机压制成0.IOmm的薄片，将所得薄片在真空干燥箱中于ll〇°C干燥化，制成电极片。
[0030] W上述电极片作为负极片，W金属裡片作为对电极，WCelgard2300型聚丙締为 隔膜，Wlmol/LLiPFe/EC:DMC(V(6日：V(6M日=l:l)为电解液，在相对湿度为2%的氣 气手套箱内，将负极片、对电极、隔膜及电解液装入购自市场的扣式电池模型，并组装成扣 式电池。 阳03U 将组装好的扣式电池放置1化后采用恒电流充放电，其中，电流密度为lOOmA/g， 充放电电压为0.001-3. 5V。
[0032] W常规的石墨负极材料为对照。试验结果如下表：
[0033]
[0034] 从表中可W看出，本发明提供的石墨基负极材料的初始容量可W达到125mA/gW 上，经过300次循环后的剩余电量仍然在90%W上。
【主权项】
1. 一种改性石墨基锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 第1步、按重量份计，将硅源20~30份、丙醇40~60份、水50~60份放入反应器中， 再加入石墨50~80份，搅拌均匀，然后在30~40°C的温度下，滴加质量浓度为1~5%的 盐酸溶液，滴加完毕后，升温至50~60°C，保温2~6小时，放冷至室温； 第2步、第1步所得的反应物进行过滤，固体物用去离子水洗涤至中性，将固体物置于 球磨机中球磨； 第3步、将第2步球磨后的石墨烘干后，即得负极材料。2. 根据权利要求1所述的改性石墨基锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于， 第1步所所述的硅源是指将正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或1，2-二（三乙氧基硅基）乙烷中的 一种。3. 根据权利要求1所述的改性石墨基锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于， 第2步球磨的时间是0. 5~1小时。4. 根据权利要求1所述的改性石墨基锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于， 第3步中，烘干的温度是110~120°C，烘干的时间是2~8小时。
【专利摘要】本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，属于电池制造技术领域。包括如下步骤：将硅源、丙醇、水放入反应器中，再加入石墨，搅拌均匀，滴加盐酸溶液，滴加完毕后，升温，保温，放冷至室温；所得的反应物进行过滤，固体物用去离子水洗涤至中性，将固体物置于球磨机中球磨；球磨后的石墨烘干后，即得负极材料。本发明通过对石墨进行改性之后，改善了石墨的结构形态，将其制得锂离子电池负极材料之后，初始容量可以达到125mA/g以上经过300次循环后的剩余电量仍然在90％以上。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/587
【公开号】CN105322170
【申请号】CN201510727734
【发明人】陈科
【申请人】陈科
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月28日