[发明专利]一种用于锂离子电池的CNT-石墨复合活性材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电池的CNT‑石墨复合活性材料及其制备方法，属于锂电技术领域。本发明的CNT‑石墨复合活性材料为在石墨表面原位自生有CNT的CNT‑石墨材料，制备方法为：在石墨表面包覆一层Ni(OH)₂颗粒，制成改性石墨；将改性石墨置于气氛炉中，加热保温制得在石墨表面生长有CNT的CNT‑石墨粉末；将CNT‑石墨粉末置于酸液中进行酸性处理以去除Ni，然后采用去离子水清洗，即制得CNT‑石墨复合活性材料。本发明的CNT‑石墨复合活性材料应用于锂离子电池时导电率和充放电倍率高。

技术领域

本发明属于锂电技术领域，涉及一种用于锂离子电池的CNT-石墨复合活性材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在是一种二次电池(充电电池)，随着社会的发展，锂离子电池的应用愈加广泛，对锂离子电池性能的要求也越来越高。

锂离子电池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。锂离子电池主要包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜，在正极极片上涂覆有正极活性物质，负极极片上涂覆有负极活性物质，锂离子电池的正负极活性材料是决定锂离子电池性能的重要因素之一。目前锂离子电池负极活性材料以石墨为主，但是石墨作为锂离子电池负极活性材料导的充放电倍率较低，有待提高。为了提高负极极片的电子电导率，通常在负极将料中加入导电剂，例如CNT。由于导电剂的颗粒细小，比表面积极高，在浆料中容易团聚，很难分散。而导电剂的大量添加也在一定程度上提高了锂离子电池的成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种石墨表面原位自生CNT的用于锂离子电池的CNT-石墨复合活性材料，应用于锂离子电池时导电率和充放电倍率高。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种用于锂离子电池的CNT-石墨复合活性材料，所述CNT-石墨复合活性材料为在石墨表面原位自生有CNT的CNT-石墨材料。

本发明采用石墨表面原位自生有CNT的CNT-石墨材料作为锂离子电池负极活性材料可充分提高石墨在充放电过程中的电子电导率，提高石墨的比表面积，改善石墨的充放电倍率，同时可以降低锂离子电池制造过程中负极导电剂的添加量并解决了传统直接添加导电剂分散难的问题。

作为优选，所述CNT-石墨材料中在石墨表面生长的CNT的长度为1μm-3μm，直径为20nm-70nm。

从理论上讲，CNT越长，直径越小，则CNT-石墨材料中CNT的比重越大，比表面积也越大，越有利于锂离子电池电导率的提高。但是，CNT-石墨材料的比表面积也随之增加，需要增加粘结剂的使用量来稳定负极的使用寿命，而粘结剂的过多使用会对锂离子电池性能起到反作用。因此综合考虑锂离子电池负极极片的孔隙率、厚度、电池的倍率和容量等电化学性能，本发明将CNT的长度控制在1-3μm内。

本发明的另一目的在于提供一种用于锂离子电池的CNT-石墨复合活性材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤，

S1、在石墨表面包覆一层Ni(OH)₂颗粒，制成改性石墨；

S2、将改性石墨置于气氛炉中，加热保温制得在石墨表面生长有CNT的CNT-石墨粉末；

S3、将CNT-石墨粉末置于酸液中进行酸性处理以去除Ni，然后采用去离子水清洗，即制得CNT-石墨复合活性材料。

本发明通过在石墨表面Ni(OH)₂颗粒的包覆，从而催化石墨表面CNT的生长，在加热过程中Ni(OH)₂分解成NiO再与碳原子反应被还原成金属Ni，以固态石墨作为碳源，在石墨表面直接生长出CNT。