[发明专利]一种超低温锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种超低温锂离子电池负极材料的制备方法，采用两次煅烧法对生物质材料进行碳化处理，然后进行单质磷包覆改性，再进行软碳包覆改性，最后在对软碳一单质磷双层包覆改性的生物质碳进行固化处理和碳化处理，得到最终的超低温锂离子电池负极材料。本发明的制备方法简便，成本低廉，原材料来源广泛，易于工业化生产；所制备的超低温锂离子电池负极材料循环性能好、低温性能好、高倍率充放电性能好，可以满足人们的实际需要，同时制备过程易于控制，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体是涉及一种超低温锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂电池具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应等特点，而且绿色环保，无污染，因此被广泛应用于手机、笔记本电脑等数码产品中，同时在电动汽车、电动自行车、国防装备等行业也得到广泛应用。近几年，锂电池在各个领域的应用越来越广泛，电池使用的环境复杂，对电池的性能要求也更高，例如低温倍率电池，应用于启动设备上时，要求在-40℃甚至更低温度下，也能快速将设备启动。但目前锂离子蓄电池的低温性能相对较差，特别是在-30℃以下的低温环境中的工作性能较差。现有的锂离子电池负极材料的主要成分为人造石墨，其导电效果较差，尤其在低温环境下，其导电性能更差。

公开号为CN102832378的中国专利申请公开了一种锂离子电池碳负极材料，它以天然石墨为核心，热解碳为包覆原料，在包覆过程中参杂碳纳米管。经该方法处理制备的天然石墨在-10℃容量保持率可达84.6％，-20℃容量保持率可达75.2％，大倍率重放电性能良好。但是该工艺比较复杂，产品成本高，且在制备过程中核壳层厚度的均一性难以控制。为此，寻求一种工艺简单、制备过程易于控制、价格低廉的超低温(≤50℃)锂离子电池负极材料是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种超低温锂离子电池负极材料的制备方法，其工艺简单、制备过程易于控制、价格低廉，有利于工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超低温锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、取20g～100g生物质材料放入粉碎机中搅拌粉碎0.3h～0.5h后，取出放置于在氮气保护下的真空管式炉中煅烧，所述真空管式炉以3℃/min～5℃/min的升温速率从室温升至400℃～600℃，恒温保持2h～3h后，以3℃/min～5℃/min的降温速率降至室温，再取出研磨成粉末后，过筛取筛下物，得到一次粗产品；

步骤二、将步骤一中得到的一次粗产品加入到0.1mol～0.2mol的浓酸中，放入功率为70w～90w的超声仪中超声处理0.4h～0.6h后，放入鼓风干燥箱在温度为90℃～110℃的条件下烘干2h～3h，待冷却至室温后置于氮气保护下的真空管式炉中煅烧；所述真空管式炉以3℃/min～5℃/min的升温速率升至800℃～850℃，恒温保持3h～4h后，以3℃/min～5℃/min的降温速率降至室温，再取出研磨成粉末后，过筛取筛下物，得到二次粗产品；

步骤三、将步骤二中得到的二次粗产品加入到0.1mol～0.2mol的浓酸中，放入功率为70w～90w的超声仪中超声处理0.4h～0.6h后，放入鼓风干燥箱在温度为90℃～110℃的条件下烘干2h～3h，待冷却至室温后依次进行球磨处理和过筛处理，得到生物质碳；

步骤四、取1g～5g磷粉末，并将所取的磷粉末加入至100mL～150mL的水中，并将磷粉末彻底分散在水中，得到磷溶液；