[发明专利]锂离子电池、负极片、复合石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种复合石墨负极材料的制备方法，包括：将指定的有机酸与第一指定溶剂按1:10～1:30的质量比进行混合，制得有机酸溶液；将石墨负极材料与所述有机酸溶液按0.1:1～20:1的质量比进行混合，并在60℃～500℃的温度范围内进行搅拌速度为10rpm/min～2000rpm/min的搅拌，直至所述有机酸溶液内的所述第一指定溶剂挥发完全后，制得复合石墨负极材料。本发明通过在石墨表面利用指定的有机酸进行修饰，来制备包含有机酸与石墨的复合石墨负极材料，有效地提高了石墨的容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及锂离子电池、负极片、复合石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是近些年发展起来的一种新型储能电源，并以其携带方便、工作电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应、自放电小的特点，广泛应用于通讯、电动车、储能等领域。随着科技的不断进步，人们对锂离子电池的性能提出了更多更高的要求。其中，石墨负极材料是锂离子电池的关键材料之一，而石墨由于其良好的电子电导率和锂离子扩散率，成本低，环境友好，结构稳定，较低的嵌锂电压等一系列优点，使其作为锂离子电池负极材料而被广泛的使用。随着社会的发展，尤其是在新能源汽车行业，人们对锂离子电池的能量密度的要求越来越高。而石墨的克容量(理论克容量为372mAh/g)已经不能满足电芯的需求。因此，许多研究者开始寻找容量更高的负极材料，如硅、锡和一些过渡金属氧化物，这些材料虽然都具有较高的容量，硅负极理论克容量甚至达到4200mAh/g，是石墨的十倍之多，但这些材料在循环过程中膨胀较大，导电性差，导致其倍率性能和循环性能较差，远不如石墨。

天然石墨的克容量能够接近372mAh/g，同时成本比人造石墨低，但与电解液浸润性较差，循环过程中容易跳水。与此同时，其理论容量也限制了天然石墨在高能量密度电池上的应用。近年来许多有机材料被用作锂离子电池的负极材料，但单纯的有机材料由于其较差的电子导电性和离子导电性，使得其作为电极材料时所具有的倍率性能也较差，很难应用到锂离子电池中。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种复合石墨负极材料的制备方法，旨在通过在石墨表面利用指定的有机酸进行修饰，来制备包含有机酸与石墨的复合石墨负极材料，来有效地提高石墨的容量。

本发明提出一种复合石墨负极材料的制备方法，包括：

将指定的有机酸与第一指定溶剂按1:10～1:30的质量比进行混合，制得有机酸溶液；

将石墨负极材料与所述有机酸溶液按0.1:1～20:1的质量比进行混合，并在60℃～500℃的温度范围内进行搅拌速度为10rpm/min～2000rpm/min的搅拌，直至所述有机酸溶液内的所述第一指定溶剂挥发完全后，制得复合石墨负极材料。

优选地，所述将指定的有机酸与第一指定溶剂按1:10～1:30的质量比进行混合，制得有机酸溶液的步骤之前，还包括：

将石墨与含磷化合物按1:1～1:10的质量比加入第二指定溶剂中混合均匀，干燥后研磨成粉末，将所述粉末置于真空管式炉中，于100℃～2000℃下保温0.5h～5h，冷却后筛选出粒径D50范围为3um～25um的石墨负极材料。

优选地，所述石墨包括天然石墨与人造石墨中的一种或两种。

优选地，所述含磷化合物包括三苯基膦，磺化三苯膦、苯基氧化磷与磷酸盐中的一种或几种。

优选地，所述第二指定溶剂包括无水乙醇、甲醇，乙醇、丙醇以及三氯甲烷中的一种或几种。

优选地，所述有机酸包括马来酸、丙二酸、丁二酸、芘酸、蒽醌、萘醌、中的一种或几种。

优选地，所述第一指定溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、碳酸脂中的一种或几种。