[发明专利]一种动力电池用石墨负极复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种动力电池用石墨负极复合材料及其制备方法，该材料内核为石墨，外壳是由Li₅FeO₄及快离子导体多层结构组成，以复合材料质量100%计，外壳所占的质量百分比为1～10%。所述外壳是由1～10%Li₅FeO₄，10～50%快离子导体，其余为无定形碳组成。所述快离子导体为LiTi₂（PO₄）₃、LiZr₂（PO₄）或LiNb₂（PO₄）中的一种。本发明通过在石墨表面包覆Li₅FeO₄及其快离子导体复合体，提升首次效率和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体的说涉及一种动力电池用石墨负极复合材料，同时还涉及该动力电池用石墨负极复合材料的制备方法。

背景技术

目前市场化的锂离子电池负极材料主要以人造石墨材料为主，虽然材料来源广泛、成本低、循环性能好，但是其存在能量密度低(理论372mAh/g，压实密度1.6-1.7g/cm3)，首次效率偏低(92-94％)，且只能满足≤5C倍率充电能力，其原因是与材料的层状结构有关及其形成SEI膜消耗锂离子，造成其首次效率偏低。目前提升材料快充性能主要措施主要有：降低骨料粒径、降低充放电过程中锂离子的路径提升倍率性能，或包覆软碳/硬碳，提升锂离子的扩散速率，虽然有一定的效果，但是改善效果不明显，没有从根本上解决影响锂离子脱嵌速率慢的原因。而提升锂离子脱嵌速率的最有效的措施之一是增加充放电过程中锂离子的数量，一方面提升充放电倍率，另一方面，降低首次充放电过程中锂离子的损耗提升首次效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种通过在石墨表面包覆Li₅FeO₄及其快离子导体复合体，提升首次效率和倍率性能的动力电池用石墨负极复合材料。

本发明的另一目的在于提供该动力电池用石墨负极复合材料的制备方法。

本发明的一种动力电池用石墨负极复合材料，其内核为石墨，外壳是由Li₅FeO₄及快离子导体多层结构组成，以复合材料质量100％计，外壳所占的质量百分比为1～10％。

所述外壳是由1～10％Li₅FeO₄，10～50％快离子导体，其余为无定形碳组成。

所述快离子导体为LiTi₂(PO₄)₃、LiZr₂(PO₄)或LiNb₂(PO₄)中的一种。

本发明的一种动力电池用石墨负极复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量比为1～10：10～50：1000：0.5～5，称取Li₅FeO₄、快离子导体混合，加入有机溶剂及润湿剂，超声(40KHZ,120W,60min)混合均匀后，得到包覆液；

(2)将石墨添加到包覆液中，再添加粘结剂并进行球磨分散(100rpm，12h)均匀，石墨：粘结剂：包覆液质量比为100:1～5：200，喷雾干燥(250℃，蒸发量1000mL/h)，之后转移到管式炉中，并在惰性气氛下，升温到700～1200℃保温1～6h，之后2800℃高温石墨化72h，粉碎即得。

上述的一种动力电池用石墨负极复合材料的制备方法，其中：所述步骤(1)中快离子导体为LiTi₂(PO₄)₃，LiZr₂(PO₄)，或LiNb₂(PO₄)中的一种。