[发明专利]天然石墨基改性复合材料、其制备方法及包含该改性复合材料的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种天然石墨基改性复合材料、其制备方法及包含该改性复合材料的锂离子电池。本发明的天然石墨基改性复合材料包括天然石墨及包覆在所述天然石墨内表面和外表面的非石墨化碳。本发明的方法包括：1)对球形天然石墨进行各向同性化处理；2)粒度控制和整形处理；3)对步骤2)得到的物料进行内表面和外表面的同步改性；4)炭化处理，得到天然石墨基改性复合材料。本发明的天然石墨基改性复合材料实现了对内、外表面缺陷位点的同步改性，大大提高了天然石墨的循环稳定性并降低天然石墨电极的膨胀，在手机、数码相机等移动电子设备用锂离子电池领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，涉及一种天然石墨基改性复合材料、其制备方法及用途，尤其涉及一种天然石墨基改性复合材料、其制备方法及包含该改性复合材料的锂离子电池。

背景技术

随着环境污染的加剧和化石能源存量的减少，人类急需建立新的、不依赖化石燃料的生活方式，特别是在交通领域，发展纯电动汽车被认为是大势所趋。在众多的二次电池体系中，锂离子电池以其高能量密度、高工作电压、长循环稳定性、无记忆效应等优点，被认为是最有前景的动力电池。

锂离子电池主要有负极、电解液、隔膜和正极组成，其中，正负极对电池的性能有决定性的影响。对于负极材料，现阶段石墨依然是主导材料，依据其来源不同石墨可细分为人造石墨和天然石墨，其中天然石墨以其高质量容量、高压实密度、低廉的价格、来源广泛等优势占据着3C产品锂电池负极材料市场的主要地位，但是在将其应用于动力电池过程中其性能需要进一步改善，特别是倍率性能。我们所说的天然石墨一般指的是鳞片石墨，其呈现鳞片状，这类材料在加压后一般会与加压面平行，在电极中的表现就是鳞片石墨与集流体平行，从而降低材料的电解液透过能力，非常不利于电池的倍率性能，如何实现鳞片石墨的各项同性是提升石墨负极材料性能的研究重点之一。

CN101685858 A公开了一种锂离子二次电池用负极材料及其制造方法，采用的方法是以球形天然石墨为原料，对其施予各向同性压力，从而获得各向同性度高的天然石墨电极材料。这种方法能够有效的构筑各向同性材料，但在制备过程过中，鳞片石墨会进一步的破碎和断裂，从而在球形表面和内部会暴露出更多缺陷位点，造成电极材料循环性能变差，并且由于材料密度的提升会使电极膨胀率进一步提升。

CN103477476 A公开了一种非水系二次电池负极碳材料、负极以及非水系二次电池。该专利在上述CN101685858 A的基础上对采用高压处理获得的各向同性材料进行了进一步的表面处理，进一步的表面处理改善了材料的性能，但是由于该方法并不能很好的改善材料的内部的缺陷位点，从而使得该材料的循环性能并没有质的改善。除此之外，以上专利中均没有揭示提高材料各向同性对电极膨胀率的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种天然石墨基改性复合材料、其制备方法及包含该改性复合材料的锂离子电池。本发明的天然石墨基改性复合材料实现了对内、外表面缺陷位点的同步改性，大大提高了天然石墨的循环稳定性并降低天然石墨电极的膨胀，本发明的制备方法工艺简单、易操作，成本低廉，实用性高，在手机、数码相机等移动电子设备用锂离子电池领域具有广阔的应用前景。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种天然石墨基改性复合材料，所述改性复合材料包括天然石墨及包覆在所述天然石墨内表面和外表面的非石墨化碳。

优选地，所述非石墨化碳由改性剂经炭化处理转化而来。

优选地，所述改性剂为软化点在20℃～300℃的改性剂，软化点例如20℃、30℃、40℃、50℃、65℃、80℃、100℃、120℃、150℃、175℃、200℃、225℃、260℃、275℃、285℃或300℃等。