專利名稱：帶氧化層的石墨球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電池材料，尤其是涉及一種鋰離子電池負(fù)極用的帶氧化層的石墨球。
背景技術(shù)：
鋰離子電池的主要組成部分有正極、負(fù)極、可以傳導(dǎo)鋰離子的電解質(zhì)以及把正負(fù) 極隔開的隔膜。在充電時正極材料中的鋰離子開始脫離正極通過隔膜向負(fù)極方向遷移，在負(fù)極上與一個電子被還原為鋰并存貯在負(fù)極材料中。放電時在負(fù)極中鋰失去一個電子而變成鋰離子，并通過隔膜向正極方向遷移并存貯在正極材料中。由于在充放電時鋰離子是在正負(fù)極之間來回遷移，所以鋰離子電池通常又稱“搖椅電池”。電池正極一般是一些插鋰化合物，包括LiCo02、LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4等，負(fù)極材料主要是采用碳-鋰插層化合物，電解質(zhì)為溶解了 LiPF6、LiClO4, LiAsF6等的溶劑。溶劑主要有EC、PC、DMC, CLMC等。在充電過程巾，鋰離子從LiCoO2脫出，通過有機(jī)電解液嵌入石墨中。同時電子經(jīng)由外電路進(jìn)入到負(fù)極，保證負(fù)極的電荷平衡放電時則相反，鋰離子從負(fù)極中脫出回到LiCoO2中。充放電過程中發(fā)生的是鋰離子在正負(fù)極之間的移動。天然石墨是一種很好的負(fù)極材料。它的成本低、結(jié)晶程度高，提純、粉碎、分級技術(shù)成熟，這些為其在鋰離子電池行業(yè)的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。但天然石墨作為電池負(fù)極的缺點(diǎn)是與電解液相容性差，首次充放電可逆容量低，不適合大電流充放電，循環(huán)性能差。人們通過研究發(fā)現(xiàn)，石墨在首次循環(huán)過程中，由于與電解液發(fā)生反應(yīng)形成SEI膜，這層薄膜允許鋰離子自由穿過，防止溶劑化鋰離子進(jìn)入，這樣在石墨表面上形成的這層SEI膜就可以防止石墨電極不被電解液進(jìn)一步的腐蝕，維持良好的循環(huán)性能。但是，SEI膜的形成不可避免的會產(chǎn)生大的不可逆容量。因此，這個不可逆的反應(yīng)主要與溶劑種類和石墨的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。電解液對石墨材料的腐蝕分別發(fā)生在兩個位置發(fā)生一個是石墨的表面；另外一個是石墨層間，后者主要是由于溶劑化鋰離子的插入到石墨層問，溶劑與石墨發(fā)生反應(yīng)引起的。我們都知道石墨晶體是各向異性晶體，它有端面和基面，由于端面上有很多高活性基團(tuán)，所以端面比基面活潑很多，不可逆反應(yīng)大都發(fā)生在石墨的端面上。在石墨作為電極時，與電解液接觸的可能是端面，也可能是基面。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述天然石墨作為電池負(fù)極與電解液的相容性差、首次充放電可逆容量低、循環(huán)性能差的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型目的在于提供一種循環(huán)性能好、可逆容量大的帶氧化層的石墨球。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的，一種帶氧化層的石墨球，包括石墨球本體和包覆石墨球本體表面的碳氧化層。作為一種優(yōu)選方式，所述石墨球本體為圓球形或橢球形。本實(shí)用新型通過在石墨球表面包覆一層碳氧化層，表面氧化一方面可以增加納米級微孔，有利于可逆容量的提高另一方面消除石墨表面活性較高的位置，將端面上的CH鍵轉(zhuǎn)化為COOH，使得在石墨表面電解液的還原分解反應(yīng)能夠均勻的進(jìn)行，減少了由于發(fā)生在石墨表面曲率較大、電荷密度較大、反應(yīng)活性較高的位置反應(yīng)過于強(qiáng)烈而生成厚度不均的鈍化膜，從而在石墨表面能夠得到一層致密、均勻、且不易脫落的鈍化膜，減少了溶劑化鋰離子的共插入，抑制了電解液的進(jìn)一步分解，使得電池的循環(huán)性能有所改善。氧化方法為首先在惰性氣體中，3000°C加熱處理天然石墨球，純化石墨球表層，然后在一定溫度下分別用氧氣、二氧化碳對石墨球進(jìn)行微弱氧化處理能，能明顯降低不可逆容量，提高充放電效率。

圖I為本實(shí)用新型的剖面圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I，一種帶氧化層的石墨球，包括球形石墨球本體I和包覆石墨球本體I表面·的碳氧化層2。碳氧化層2可以阻止溶劑插入，有利于改善循環(huán)性能，可逆容量增加10% —30%。以上是對本實(shí)用新型帶氧化層的石墨球進(jìn)行了闡述，用于幫助理解本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，任何未背離本實(shí)用新型原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶氧化層的石墨球，其特征在于包括石墨球本體和包覆石墨球本體表面的碳氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶氧化層的石墨球，其特征在于所述石墨球本體為圓球形或橢球形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電池材料，公開了一種帶氧化層的石墨球，包括石墨球本體和包覆石墨球本體表面的碳氧化層。本實(shí)用新型作為鋰電池負(fù)極具有循環(huán)性能好、可逆容量大的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01M4/38GK202564475SQ20122014985
公開日2012年11月28日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者趙東輝, 戴濤, 周鵬偉 申請人:深圳市翔豐華科技有限公司