[发明专利]一种复合碳材料及其在锂离子电池中的应用

说明书

本发明公开一种复合碳材料的制备方法，步骤包括：将碳纳米管、表面活性剂和葡萄糖分散于去离子水中，进行水热反应得到水热碳；将水热碳烘干后碳化，碳化后的水热碳与氢氧化钾混合后活化反应，最后水洗至中性后烘干得到所述复合碳材料。本发明还公开上述制备方法得到的复合碳材料以及其在锂离子电池中的应用。本发明公开的碳复合材料，应用于LiI作为正极材料的锂离子电池时，能够吸附LiI，抑制LiI在电池中的穿梭效应，减少锂离子电池的自放电，提升电池的倍率特性和循环稳定性；选择多种碳材料结合，极大的增加电极活性材料之间的接触，提高导电性，便于电池快速充放电。本发明所使用的材料易得，制备方法简单，便于工业生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合碳材料及其在锂离子电池中的应用。

背景技术

与其他二次电池相比，锂离子电池因其高能量密度、循环稳定性好的优势已经成功主导能源市场。随着锂离子电池产业的快速发展，市场对锂离子电池的快速充放电性能、高低温性能都提出更为严苛的要求，对锂离子电池中正极材料的优化是改善上述性能的重要途径之一。高镍三元是目前锂离子电池正极材料主流发展趋势，但高镍存在的结构稳定性问题以及稀有金属钴成本问题都制约了高镍三元的进一步发展。

碘化锂作为锂离子电池正极材料之一，存量丰富，成本低廉且转化反应型的充放电机理在大倍率及高低温充放电下影响较小。但在现有的配方体系下，碘化锂作为锂离子电池正极材料存在着导电性差，易潮解，离子穿梭效应严重等问题，因此寻找一种合适的配方体系已经迫在眉睫。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是现有采用碘化锂作为正极材料的锂离子电池的问题，从而提供一种复合碳材料及其在锂离子电池中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种复合碳材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将碳纳米管、表面活性剂和葡萄糖分散于去离子水中，然后进行水热反应得到水热碳；

S2：将水热碳烘干后碳化，碳化后的水热碳与氢氧化钾混合后活化反应得到粗制复合碳材料；

S3：将粗制复合碳材料水洗至中性后烘干得到所述复合碳材料。

进一步地，所述碳纳米管管径5-20nm，管长5-15μm；

所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。

所述碳纳米管、表面活性剂和葡萄糖的质量比为5-12:1:800-1500。

步骤S1中，水热反应温度为160-200℃，反应时间为7-12h；

步骤S2中，碳化为在氩气环境下，600-900℃反应1-3h；

活化反应为800-1000℃反应1-3h。

本发明还提供一种复合碳材料，由上述制备方法制得。

本发明还提供一种锂离子电池正极浆料，包括如下质量份数的原料：

碘化锂 80-90份；

导电碳 6-10份；

粘结剂 4-10份；

所述导电碳为上述复合碳材料与科琴黑(KB)、碳黑(Super-P)、多壁碳纳米管(MWCNT)或石墨烯(RGO)中的至少一种混合，所述复合碳材料占所述导电碳的20wt.％-80wt.％；

所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、乙烯基吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物(PVP-VA)或聚乙二醇(PEG2000)中的至少一种。