[发明专利]一种具有长循环特点的锂电池用石墨材料，及其制备方法

说明书

一种具有长循环特点的锂电池用石墨材料，所述石墨材料包括90~110份石墨主体材料、10~50份强化剂材料、5~10份粘合剂、1~5份表面活性剂和1~500份水，所述强化剂材料包括质量比为0.05~0.5:1的碳化材料与氟化碳材料。本申请同时提供一种制备方法，包括：（1）将碳化材料以及氟化碳材料置于剪切混料机中进行干混，得到混合粉体材料；（2）加入30%~50%的粘合剂进行混料，得到强化剂混合料；（3）加入石墨主体材料进行混料，得到粗料；（4）加入表面活性剂和水，搅拌直至粘度达标后加入剩余的粘合剂混匀，得到石墨负极浆料；（5）将石墨负极浆料涂覆于铜箔上，然后进行真空干燥箱干燥、辊压装置辊压制备得到锂电池用石墨材料负极片。本申请可以有效提高电池的电化学性能。

技术领域

本发明属于石墨材料制备技术领域，具体涉及一种具有长循环特点的锂电池用石墨材料，及其制备方法。

背景技术

锂离子电池主要包含正极、负极、可以传导锂离子的电解液以及把正负极隔开的隔膜。其中，锂离子电池负极材料分为以下几类：碳材料负极(包括石墨类碳材料、非石墨类碳材料、掺杂型碳材料、包覆型碳材料)、非碳负极(包括合金负极和过渡金属氧化物负极)。近年来，锂离子电池被广泛应用于各种便携式电子设备，并逐步应用到电动汽车、大型储能等新兴领域。这些新兴领域对锂离子电池的循环稳定性、循环寿命、高低温性能以及安全性提出了更高的要求。自从索尼公司实现锂离子电池商业化以来，碳材料是应用最为广泛的锂离子电池负极材料。碳负极材料根据结构可分为石墨化碳(天然石墨、人造石墨)和非石墨化碳(软碳、硬碳)。与非石墨化碳材料相比，石墨碳材料导电性能好，结晶度高，具有规整的晶体层状结构，碳原子之间以sp2杂化方式结合，层间距为0.335nm，并以范德华力结合，层与层之间具有良好的层状结构，适合锂离子的嵌入和脱出。石墨材料充放电理论容量为372mAh/g，锂的嵌入和脱出反应主要发生在0.01～0.25V，有稳定的充放电平台。

目前，石墨负极的制备主要通过直接湿法混合工艺来完成。CN102208598B公开了石墨烯涂层改性的锂二次电池的电极极片及其制作方法，该电极极片中含有活性材料层，制备该活性材料层时，先按配比称取电极活性材料、导电添加剂、粘结剂和溶剂，然后充分混合溶解即得到浆料，再将此浆料涂覆在石墨烯层上并烘干。CN104577040B公开了一种锂离子电池负极浆料制备方法，该方法先称取去离子水放入行星搅拌机桶中，加入CMC，用行星搅拌机先公转，然后加入石墨、导电剂和去离子水冻制冰球，最后加入SBR乳液搅拌后得到分散均匀的锂离子电池负极浆料。CN107895776A公开了一种高效锂离子电池浆料的制备方法，该方法先将粉状的活性材料、导电剂和粘结剂加入搅拌机中搅拌均匀，再将溶剂分三次加入所得的粉状物料中进行搅拌，最后后筛网过滤出料，该发明的制备方法减少了工序步骤，缩短了搅拌时间。

现有技术中，虽然将溶剂、增稠剂(CMC)、导电剂和石墨等材料依次直接加入搅拌混合制浆的方法加工方便，分散时间较长，适宜于大规模生产。然而，对于高功率的石墨负极材料，由于材料本身的振实密度较低，比表面积相对较大，含有较多的官能团，采用直接湿法混合工艺加工时，会造成浆料中各组分难以均匀混合，甚至团聚分层，此外长时间的分散过程也易导致石墨上的官能团与其他物质产生副反应，最终无法获得均匀、稳定的负极浆料。同时在对负极浆料进一步加工成负极片时，由于设备的精确度不高，涂覆的负极浆料不均匀、损耗率高，最终导致锂电池的品质参差不齐。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种具有长循环特点的锂电池用石墨材料及其制备方法，通过加入强化剂材料，不仅弥补了石墨主体材料振实密度较低、中间相结构片层化导致的负极材料不稳定的缺点，而且可以增强负极材料的抗腐蚀程度，同时使得循环过程中游离到负极的锂离子能够在表面均匀沉积，减小枝晶的产生，从而提高电池的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：