[发明专利]一种锂电池用复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池用复合材料，由以下原料按照重量份组成：碳化硅微粉2‑5份、聚碳酸酯15‑34份、碳酸氢钠7‑15份、三氯甲烷10‑20份、竹纤维2‑6份、聚乙烯3‑8份、异戊四醇2‑10份、石墨烯10‑18份、铝粉4‑8份、五水合氯化钠1.5‑4份、乙酸乙酯5‑10份和丙烯酰胺1‑3份。本发明制备的锂电池用复合材料首次放电容量为860mAh/g以上，首次放电效率达到了75％以上，1500个循环后的放电容量损失率达到了3.9％以下，电流30C放电容量达到了640mAh/g以上，电流30C放电容量率达到了97.2％以上；本发明提供的锂电池用复合材料极大的提高了首次放电效率，降低了多次循环后的电容损失率，提升了放电容量，市场前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种电池材料，具体是一种锂电池用复合材料。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表锂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年是锂电行业的一次飞跃，随着各国对环境、新能源的重视，锂离子电池更会有突飞猛进的发展。

目前所用的锂电池材料中，由于石墨类负极材料的层状结构易导致电解液溶剂离子的共嵌入，引起石墨层状结构的破坏，从而影响石墨负极材料的电化学性能的循环稳定性和库仑效率。同时，石墨的各向异性结构特征，限制了锂离子在石墨结构中的自由扩散，制约了石墨负极电化学容量的发挥，同时在多次循环使用后，其电容量的稳定性会变差。因此使得目前的材料很难满足快速发展的锂电池对于相应材料的要求，这就为人们的使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池用复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电池用复合材料，由以下原料按照重量份组成：碳化硅微粉2-5份、聚碳酸酯15-34份、碳酸氢钠7-15份、三氯甲烷10-20份、竹纤维2-6份、聚乙烯3-8份、异戊四醇2-10份、石墨烯10-18份、铝粉4-8份、五水合氯化钠1.5-4份、乙酸乙酯5-10份和丙烯酰胺1-3份。

作为本发明进一步的方案：竹纤维采用竹炭纤维。

作为本发明进一步的方案：铝粉和碳酸氢钠的粒度均为50-80目。

所述锂电池用复合材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将聚碳酸酯、碳酸氢钠、异戊四醇以及三氯甲烷混合常温下搅拌40-90分钟，然后脱去三氯甲烷，得到第一混合物；

步骤二，将碳化硅微粉、铝粉、竹纤维和聚乙烯放入球磨罐中，在惰性气体的保护氛围下球磨4-6小时，得到第二混合物；

步骤三，将石墨烯、五水合氯化钠和乙酸乙酯混合，加入丙烯酰胺，在40-50℃下搅拌60-100分钟后，脱去乙酸乙酯，得到第三混合物；

步骤四，将第一混合物、第二混合物和第三混合物混合，在惰性气体氛围下，升温炭化，然后自然冷却至室温，将固体残渣用碱性溶液洗涤，然后再使用去离子水清洗干净，真空条件下烘干，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：球磨罐采用聚氨酯磨罐，磨球为天然玛瑙，球磨介质采用无水乙醇，球料重量比为6-8:1。

作为本发明进一步的方案：惰性气体采用氩气、氦气或者氮气中的一种，升温炭化过程为以12-20℃/分钟的速度升温至750-900℃，然后保持90-180分钟。