[发明专利]一种锂离子二次电池石墨负极材料碳包覆和表面预成膜共改性制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池石墨负极材料碳包覆和表面预成膜共改性制备方法，属于石墨改性技术。

背景技术

电极材料是研制锂离子电池的基础,电极材料性能的优劣直接决定着最终制备电池的特性和价格。在负极材料的众多选择中，石墨以其价格低廉、来源广泛、导电性好等优点被认为是很有前途的锂离子电池负极材料，石墨更以其低电位平台，较高的比容量，良好的电压平台，较好的导电性，无电压滞后等为产业界所关注。但用作负极材料的人造石墨的制备要求高达将近3000℃，对设备要求过高，而且制备过程能耗较大。不仅造成大量的能源消耗，也导致生产成本过高。

天然的石墨直接用作负极材料，由于其本身存在很多缺陷，结果使电极大电流放电性能较差、首次充放电效率较低、可逆容量不高、电化学循环性能不好。而且天然石墨对电解质选择性较高，从而导致它与电解质相容性较差。天然石墨径向尺寸比较大，造成插锂的不完全使比容量往往远小于理论值。因此，对天然石墨进行改性，使其自身的缺陷得到弥补，从而能更广泛的应用于锂电池负极材料，必定能带来更为显著的经济效益和环境效益。

在对天然石墨改性方面一直以来科学工作者已经做了很多的研究，通过各种途径对天然石墨进行物理化学改性和表面修饰，其中很多方法得到的改性石墨在性能上都有了很大的改善，但从众多的改性方法中我们很容易发现，单一的改性方法往往不能全面地改善石墨的性能，将一些彼此可能互补的改性方法有机的结合进行共改性最终可能会收到更好的效果。但现阶段对于共改性的理论研究还比较欠缺，只能通过具体的大量实验进行摸索，所以以后在石墨的共改性方面还需要我们做大量的工作。

发明内容

    本发明目的在于提供一种锂离子二次电池石墨负极材料碳包覆和表面预成膜共改性制备方法，该方法反应条件温和、易于操作、对材料表面处理均匀；同时，运用共改性的方法避免了一种改性方法提高石墨性能的局限性，以及在提高性能的同时所引来的弊端，利用此共改性的方法制备的石墨负极材料具有首次可逆容量高，充放电循环性能好。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

锂离子二次电池石墨负极材料碳包覆和表面预成膜共改性制备方法，其特征在于包括以下步骤：

   （1）把石墨原料进行球磨，过筛，控制石墨原料的颗粒直径在20-50μm之间；

   （2）过筛后的石墨粉末放入硬脂酸、酚醛树脂、环氧树脂的乙醇溶液或蔗糖的水溶液中进行超声分散，分散均匀后放入90-150℃的烘箱内固化，冷却后进行球磨过筛处理；

   （3）将步骤（2）中球磨过筛处理后的石墨粉末再在真空、400-1000℃温度的条件下碳化处理1-6小时；

   （4）将步骤（3）碳化后的石墨粉末混入聚二甲基硅氧烷的甲苯溶液中，混合均匀后干燥得到。

所述的锂离子二次电池石墨负极材料碳包覆和表面预成膜共改性制备方法，其特征在于：碳源相对质量为1%-10%，步骤（2）中超声分散时间为10-120分钟。

所述的锂离子二次电池石墨负极材料碳包覆和表面预成膜共改性制备方法，其特征在于：聚二甲基硅氧烷相对于石墨粉末的质量的1%-10%，混合均匀采用超声分散或者磁力搅拌，时间为10-120分钟。

本发明的有益效果：

本发明的优点在于前期石墨的球磨过程控制了石墨的径向尺寸，从而可以减少嵌锂过程的阻力，提高嵌锂量；利用碳包覆改性同样可以进一步提高嵌锂量，但同时会带来比表面增大首次库伦效率降低的弊端，再经过预成膜的改性处理来减少首次循环还原反应所消耗锂离子的量从而提高首次库仑效率；在改性的过程中没有使用贵金属以及其它金属化合物，从而使改性的成本很低，共改性的方法弥补了石墨更多的缺陷，从而使所得改性后石墨具有更优良的性能。

附图说明

图1为本发明实施例2改性石墨负极材料的电镜照片。

图2为本发明实施例2所得改性石墨负极材料的首次充放电曲线，其中1为首次充电曲线，2为首次放电曲线。

具体实施方式

实施例1：