[发明专利]一种锂离子电池石墨/碳复合负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池石墨/碳复合负极材料的制备方法：(1)将石墨、有机物和溶剂混合均匀、加热搅拌形成浆料；然后对浆料进行混捏的同时并加热至有机物软化点之上保温，冷却、破碎研磨成粉末状颗粒；(2)将粉末状颗粒置于氩气气氛中进行低温碳化；(3)将低温碳化后的材料、有机物和溶剂混合均匀、加热搅拌成浆料；然后对该浆料进行混捏的同时并加热至有机物软化点之上保温，冷却、破碎研磨成粉末状颗粒；(4)将粉末状颗粒置于氩气气氛中高温碳化。本发明两次将混合物的温度加热到有机物软化点之上，使得有机物具有流动性，更加完全地与石墨接触，从而使得有机物裂解后形成的碳包覆层均匀，进一步提高了电池的化学性能。

技术领域

本发明属于电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池石墨/碳复合负极材料的制备方法。

背景技术

随着社会科技的迅速发展，人们对日常生活所用电子产品的要求越来越高。作为电子产品的电源，锂离子电池从1990年日本索尼公司研发出第一代锂离子电池并成功工业化生产后已经发展了20多年。锂离子电池目前应用的领域主要有手机等移动电子设备、可携带电动工具；未来在新能源汽车和储能电站等领域会有更大的需求，因此研究出适合社会发展需求的锂离子电池越来越重要，而负极材料是决定锂离子电池性能很重要的影响因素。

目前，科研人员对锂离子电池负极材料进行了大量的基础研究。硅基负极材料具有较高的理论比容量，与锂形成合金Li_4.4Si的理论比容量可以达到4200mAh/g，而且硅的嵌锂电位较低；但是硅材料在充放电过程中会产生巨大的体积效应，导致电极结构崩塌，容量迅速衰减，而且导电性差，导致硅材料在商业化应用上有很大的困难。目前商业化的锂离子电池负极材料主要采用人造石墨和天然石墨。石墨材料在电池充放电过程中，拥有体积膨胀系数小，库仑效率高以及良好的循环性能等优点，但是石墨材料为层状结构，对有机电解液很敏感，两者的相容性较差，会降低材料的首次充放电效率与循环性能。为改善石墨材料的电化学性能，通常使用使用沥青等有机物进包覆，但是现有技术采用的液相及固相的制备方法中，有机物固体小颗粒与石墨在溶剂中未能分散均匀，会经常出现包覆不均匀的问题，导致石墨与电解液的接触面积增大，降低材料的首次充放电效率与循环性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能改善现有技术中包覆不均匀问题的锂离子电池石墨/碳复合负极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种锂离子电池石墨/碳复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石墨、有机物和溶剂混合均匀后，加热并搅拌成固含量为90％～98％的浆料；对所述浆料进行混捏的同时并加热至有机物软化点之上(95～250℃)保温，冷却后破碎研磨成粉末状颗粒；

(2)将步骤(1)获得的粉末状颗粒置于氩气气氛中加热至150～500℃进行低温碳化；

(3)将步骤(2)低温碳化后得到的材料与有机物、溶剂混合均匀，然后加热并搅拌成固含量为90％～98％的浆料；然后对该浆料进行混捏的同时并加热至有机物软化点之上(95～250℃)保温，冷却后破碎研磨成粉末状颗粒；

(4)将步骤(3)获得的粉末状颗粒置于氩气气氛中加热至700～900℃进行高温碳化，即得到所述锂离子电池石墨/碳复合负极材料。

上述的制备方法，优选的，所述有机物为蔗糖、葡萄糖、果糖、淀粉、酚醛树脂和沥青一种或几种，有机物颗粒粒径小于50μm，所述溶剂为酒精。

上述的制备方法，优选的，所述石墨为人造石墨或天然石墨中的一种，石墨粒径为1～5μm。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，石墨与有机物的质量比为75:25～97:3；更优选的，石墨与有机物的质量比为85:15～90:10。