[发明专利]一种LiAlO2

说明书

本发明涉及负极材料领域，特别是涉及一种LiAlO₂包覆改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：将一定摩尔比的锂盐和铝盐溶解于去离子水中，标记为A溶液；将一定质量的石墨材料分散于去离子水中，搅拌均匀，标记为B溶液；在机械搅拌下将A溶液缓慢滴入B溶液；并加入一定量的碱性材料调节pH，室温反应后得到溶胶化浆料；将上述步骤所制备的浆料在50～100℃温度下老化5～12h，形成凝胶，经真空干燥和粉碎处理后得到包覆前驱体；将上述步骤所得的前驱体在惰性气氛下，于600～1000℃煅烧3～5h，待产物降至室温后经粉碎筛分即得LiAlO₂包覆改性石墨负极材料。本发明提供一种LiAlO₂包覆改性石墨负极材料及其应用，提高石墨材料的可逆容量、批次稳定性和动力学，填补现有技术空白。

技术领域

本发明涉及负极材料领域，特别是涉及一种LiAlO₂包覆改性石墨负极材料、其制备方法及其应用。

背景技术

高性能锂离子电池在人类能源体系转换过程中起着举足轻重的作用。石墨负极作为目前商业化最成功的锂离子电池负极材料具有理论比容量高(372mAh/g)、工作电位低(～0.1V vs Li/Li+)、结构稳定性高(体积膨胀不超过10％)以及无记忆效应等优势。随着便携式电子设备和电动汽车产品的飞速发展，市场对石墨负极材料的要求也越来越高，其中首次库伦效率则是评价负极材料性能优劣的重要指标。

石墨负极在首次充放电过程中会在其表面形成一层由烷基锂和碳酸锂组成的固体电解质界面(SEI)。SEI膜不仅可以在有机溶剂中稳定存在，且能有效阻止溶剂分子嵌入石墨层间，避免电极材料发生体积膨胀和剥离，从而提升电池的循环性能和使用寿命。但是，SEI膜的形成同时也会消耗部分活性Li+，增加不可逆容量以及降低电池的充放电效率。

目前，提升石墨负极首次库伦效率的方式主要分为减小石墨比表面积，降低其表面反应活性以及预补锂技术两种，前者受到石墨表面本身缺陷较少的影响，提升效果十分有限；后者因锂元素过于活泼而无法实现大规模量产。为了克服上述问题，最有效的方式是利用包覆改性技术在石墨表面原位的合成一层人造SEI膜。理想的SEI膜应具备以下几个特点：1、电子绝缘性，避免电解液发生分解；2、高离子导电性，确保Li+在石墨层间的嵌入与脱嵌；3、表面形态与化学成分一致，确保充放电过程中电流的均匀分布；4、能与负极表面很好的结合且具有一定的机械强度，可以承受负极材料在脱/嵌锂过程中的体积变化；5、不溶于电解液，避免电解液的不断分解和活性Li+的不断消耗。基于以上原因，本发明从人造SEI膜设计的基本原则出发，通过溶胶凝胶法制备了一种LiAlO₂包覆改性石墨负极材料，该材料具有制备简单、表面包覆均匀、首次库伦效率高以及适合工业化生产等特点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种LiAlO₂包覆改性石墨负极材料、其制备方法及其应用，旨在突破现有高首效石墨负极材料制备工艺复杂、工业化生产难、成本高以及收效低的瓶颈，进一步提高石墨材料的可逆容量、批次稳定性和动力学，填补现有技术空白。

本发明采用如下技术方案：

一种LiAlO₂包覆改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定摩尔比的锂盐和铝盐溶解于去离子水中，标记为A溶液；

(2)将一定质量的石墨材料分散于去离子水中，搅拌均匀，标记为B溶液；

(3)在机械搅拌下将A溶液缓慢滴入B溶液；并加入一定量的碱性材料调节pH，室温反应后得到溶胶化浆料；

(4)将步骤(3)所制备的浆料在50～100℃温度下老化5～12h，形成凝胶，经真空干燥和粉碎处理后得到包覆前驱体；