[发明专利]一种含膜碳材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含膜碳材料及其制备方法，涉及一种碳材料。其所述含膜碳材料为在碳材料表面形成薄膜后所得到的材料。本发明提供了一种含膜碳材料及其制备方法，所制得的含膜碳材料可作为负极材料活性物质制备锂离子电池，能够提升电池的能量密度，降低制造成本。本发明所公开的制备方法，操作简单，可重复性好，且安全环保。

技术领域

本发明涉及一种碳材料，尤其涉及一种含膜碳材料及其制备方法。

背景技术

新能源汽车领域对汽车的续航里程问题最为关心，也是制约新能源汽车快速发展的瓶颈。而续航里程最直接的影响因素就是电池及系统的能量密度，目前要求越来越高。在此前提下，《中国制造2025》对动力电池的发展规划，到2020年国内能量密度需要达到300Wh/Kg。特斯拉Model S P100D行驶里程略高于315英里(500公里)，已经初步达到用户对新能源乘用车的驾驶期望。

提升能量密度的渠道主要是通过提升正负极材料的克容量以及通过轻量化设计来体现。正极材料方面，锰酸锂和磷酸铁锂材料的技术潜力已经接近极限，继续提高镍钴锰三元正极材料的容量是目前较为可行的一种技术方案。目前商业化的主流三元材料NCM523的1C放电容量普遍在150mAh·g^-1，而高镍系的NCM811材料在高压下能达到约180mAh·g^-1，能够显著地提升材料的能量密度。负极材料方面，传统的石墨负极材料理论容量仅为372mAh·g^-1，目前已无较大的提升空间，Si负极材料则具有4200mAh·g^-1的理论容量，但材料的首次效率和循环能力较差。而硅碳等新型包覆负极材料具有较高的循环容量，同时也能有效地抑制充放电过程中材料的体积膨胀，据悉2017年即将发布的特斯拉Model 3系列采用了一定比例的硅/碳材料作为负极材料。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种含膜碳材料及其制备方法，将该含膜碳材料用于锂离子电池中，可有效克服现有技术中所存在的缺陷。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种含膜碳材料，所述含膜碳材料为在碳材料表面形成薄膜后所得到的材料。

进一步地，所述碳材料选自人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳、硅碳复合材料中的一种，本发明所述碳材料包括但不限于上述材料。

进一步地，所述薄膜的主要成分为(CH₂OCO₂Li)₂，CH₃OCO₂Li，LiCH₂CH₂OCO₂Li，Li₂O，Li₂CO₃，LiOH，LiF中的两种或多种，其中所述薄膜成分包括但不限于上述成分。

进一步地，所述含膜碳材料的膜厚度为1～500nm。

本发明还提供了一种上述所述含膜碳材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将碳材料与有机溶剂混合后，在真空状态下搅拌，形成分散均匀的浆料；

(2)将锂盐溶于有机溶剂中，并在搅拌下，加入到上述浆料中；

(3)继续搅拌，向步骤(2)所得溶液中加入金属锂粉，搅拌结束后，后处理得到含膜碳材料。

进一步地，所述有机溶剂选自NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMC(二甲基环硅氧烷)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)中的一种或多种，其中所述有机溶剂包括但不限于上述有机溶剂。

进一步地，步骤(1)有机溶剂占有机溶剂和碳材料总量的0-80％。