專利名稱：鋰離子動力電池改性石墨負極材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明公開了ー種鋰離子動カ電池改性石墨負極材料的制備方法，屬于電池生產(chǎn)制備技術領域。
背景技術：
鋰離子電池是上個世紀九十年代以來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、自放電率小、無記憶效應等優(yōu)點，成為當今社會中的首選電源。而在鋰電小型化技術相對成熟后，開發(fā)大型鋰離子動カ電池及其相關材料成為迫切需求。而目前影響動カ電池發(fā)展的瓶頸ー為成本，ニ是電池性能(高倍率充放電性能、快速充放電時間、較長的循環(huán)壽命以及對惡劣環(huán)境的適應性等)。其中電池負極材料的選擇直接影響到鋰離子電池的性能。當前商品化鋰離子電池負極材料有石墨、乙炔黑、石油、焦炭、MCMB等。與其它負極材料相比，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，鋰在石墨層狀結構中的嵌入和脫出過程可逆，并且成本低廉、無毒、放電狀態(tài)時在空氣中比較穩(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)，致使在充放電過程中，石墨層間距改變，造成石墨墨片剝落、粉化，導致電池循環(huán)性能不理想；二是與電解液的相容性較差；三是其振實密度比較低。為了克服石墨材料的上述不足，對石墨材料進行改性已成為近年來碳負極研究的熱點，主要的改性方法有碳包覆、表面氧化、金屬包覆、機械活化和摻雜等。目前通常采用的方法是碳包覆方式，主要有化學氣相沉積法、液相法和固相法。但大部分エ藝較復雜，實用性不強，本發(fā)明投入少，エ藝簡単，成本低廉，具有潛在的エ業(yè)化可能。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子動カ電池石墨負極材料的制備方法。其エ藝簡單、投入少，碳包覆的比較完整。本發(fā)明的技術解決方案如下
(1)在不斷攪拌下，將易溶性糖類物質溶解于去離子水中，使其變成糖類的稀釋溶液；
(2)將天然石墨緩慢加入到上述步驟(1)的糖類溶液中，控制溫度在80 95°C，強烈攪拌，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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 直接進行高溫煅燒即可。上述步驟(1)所用易溶性糖類物質為蔗糖、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，其與易溶性糖類物質的質量比為10:1. 0 2. 0 ；
步驟(3)烘干時間為12 Mh;
步驟(4)所述煅燒過程為以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極材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下的有益效果
本發(fā)明利用易溶性糖類物質，先溶解到去離子水中，然后再將石墨加入，強烈攪拌下使其更均勻的被糖類物質包覆，最后高溫裂解的無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。
具體實施例方式為了更清楚的說明本發(fā)明，列舉以下實例，但其對本發(fā)明沒有任何限制。實施例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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 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極材料。實施例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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 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極材料。實施例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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 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極材料。實施例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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 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極材料。實施例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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 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極材料。實施例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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 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極材料。通過以下電化學性能測試表明本發(fā)明的積極效果所在
將實施例廣6制得的改性石墨材料作為負極，磷酸鐵鋰作為正極材料，組成模擬電池， 在0. 2C條件下進行充放電測試，比較實例為天然石墨不進行任何修飾，其結果如下
權利要求
1.一種用于鋰離子動カ電池改性石墨負極材料的制備方法，包括如下步驟(1)在不斷攪拌下，將1 5g易溶性糖類物質溶解于100 200ml去離子水中，使其變成糖類的稀釋溶液；(2)將10 40g天然石墨緩慢加入到步驟(1)的糖類稀釋溶液中，控制溫度在80 95°C，強烈攪拌，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，在惰性氣體隊或Ar保護下， 直接進行高溫煅燒即可。
2.根據(jù)權利要求書1所述的改性石墨負極材料的制備方法，其特征在于步驟(1)所述易溶性糖類物質為蔗糖、葡萄糖或者易溶淀粉。
3.根據(jù)權利要求書1所述的改性石墨負極材料的制備方法，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，其與易溶性糖類物質的質量比為10:1. 0 2. 0。
4.根據(jù)權利要求書1所述的改性石墨負極材料的制備方法，其特征在于步驟(3)所述的烘干時間為12 Mh。
5.根據(jù)權利要求書1所述的改性石墨負極材料的制備方法，其特征在于步驟(4)所述煅燒過程為以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力電池石墨負極材料的制備方法，利用易溶性糖類物質，先溶解到去離子水中，然后再將石墨加入，強烈攪拌下使其更均勻的被糖類物質包覆，最后高溫裂解的無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H01M4/38GK102544458SQ201110452978
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權日2011年12月30日
發(fā)明者蘭亞超, 康書文 申請人:中聚電池研究院有限公司