[发明专利]一种表面微氧化以及液相包覆改性石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料和电化学领域，具体涉及一种表面微氧化以及液相包覆改性石墨负极材料及其制备方法，该方法通过表面微氧化，在石墨负极材料表面生成更多的微孔和纳米孔道，增加锂离子的存贮空间，使其倍率性能得到提高，并通过将石墨负极材料液相包覆，通过简单工艺有效提高首效，保证循环性能。

技术领域

本发明涉及材料和电化学领域，具体涉及一种表面微氧化以及液相包覆改性石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

随着应用领域的不断扩展，锂电池市场迅速增长，并已在全球新能源研究及开发中占有重要的地位，其中，新能源汽车市场的快速扩张，带动了锂离子动力电池需求猛涨，动力电池逐步成为锂离子电池产业增长的主导力量。

在现有的锂离子电池体系下，倍率性能、能量密度、寿命、安全性、价格等为最重要的指标，而能量密度高、能快充、价格便宜，则是用户最期待的理想型动力电池产品。作为目前使用量最大的锂离子电池负极材料——石墨类材料，对锂离子电池能量密度和倍率性能提高的限制越发明显，因此，设计开发一种具有优良快充性能同时兼顾能量密度的石墨负极材料至关重要。目前，已有多种石墨负极材料改性方法的报道。例如CN20150897454.8公开报道了将石墨细粉与液相包覆剂在高速混料机中保温加热高速混合，加入连续包覆机中进行包覆得到前驱体，在管式炉中惰性气体保护下进行高温处理，保温，冷却至室温，即可得到液相包覆改性石墨负极材料。CN201610703415.4则公开报道了一种用紫外灯将碳基材料进行不同程度的辐照，将空气中的氧结合碳基材料上的碳，转化成含氧官能团，实现碳基材料的表面微氧化，将该材料作为锂离子电池负极材料的方法，制备的锂离子电池的比容量和循环性能得到提高，但该方法过程比较复杂，不适合工业上的连续生产，经济效应有限。

本专利采用表面微氧化与液相包覆造粒相结合的方法，得到综合性能显著提高的石墨负极材料。一方面通过表面微氧化，在石墨负极材料表面生成更多的微孔和纳米孔道，增加锂离子的存贮空间，使其倍率性能得到提高；另一方面，将石墨负极材料液相包覆，通过简单工艺有效提高首效，保证循环性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种表面微氧化以及液相包覆改性的石墨负极材料，该石墨负极材料包括以下重量份的原料制备而成：小粒径石墨细粉60-90％，优选70％-90％，更优选80％-90％；沥青1-10％，优选5％-10％；液相包覆剂1-10％，优选5％-10％。

作为本发明进一步的方案，小粒径石墨细粉选自球形天然石墨、类球形天然石墨、鳞片石墨、人造石墨中的一种或者多种，石墨细粉的粒径为6-8μm。

作为本发明进一步的方案，液相包覆剂选自丙酮、乙醇、乙醚、液态酚醛树脂、液态环氧树脂中的一种或者多种。

本发明还涉及提供一种上述所述的表面微氧化以及液相包覆的石墨负极材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

(1)将小颗粒石墨负极材料浸在氧化剂中搅拌氧化，去离子水处理后干燥备用；

(2)将步骤(1)表面微氧化处理的小颗粒石墨细粉与沥青、液相包覆剂按照一定比例加入混合设备中，搅拌均匀；

(3)将步骤(2)的混合料在惰性气体保护下，高温热处理、碳化、冷却得到表面微氧化以及液相包覆的石墨负极材料。

作为本发明进一步方案，其中步骤(1)：

步骤(1)中小颗粒石墨负极材料选自球形天然石墨、类球形天然石墨、鳞片石墨、人造石墨中的一种或者多种。

步骤(1)中所述的氧化剂选自硝酸、过二硫酸铵、硫酸、高猛酸钾、过氧化氢中的一种或者多种；当氧化剂为固体时，配成饱和溶液。

步骤(1)中小颗粒石墨负极材料浸在氧化剂中搅拌时间为60-100小时，优选60-80小时，反应温度为室温。