[发明专利]一种新型锂电池负极包覆沥青的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型锂电池负极包覆沥青的制备方法，涉及新型碳材料、电池能源技术领域，本发明包括如下步骤：利用原料筛选工艺筛选原料植物基酚醛树脂和原料改质煤沥青；对筛选后的原料植物基酚醛树脂和原料改质煤沥青利用原料调制及预处理工艺进行处理；对进行处理后的的原料利用热致化学交联改性工艺进行改性处理。本发明是以植物基酚醛树脂(硬炭)与改质煤沥青(软炭)按一定比例调配，经热致改性、化学交联的一种新型软、硬炭复合型包覆沥青。它兼顾了软炭和硬炭的一切优点，同时克服了软炭和硬炭的所有缺点。成功地解决了锂电池负极材料的核心为石墨，次壳层为软炭，外壳层为硬炭的理想负极材料问题。

技术领域

本发明涉及新型碳材料、电池能源技术领域，尤其涉及一种新型锂电池负极包覆沥青的制备方法。

背景技术

负极材料是锂离子电池实现小型化、高容量化的关键。目前，商品化锂离子电池的负极材料多为炭材料，其中石墨类(天然石墨、人造石墨)的使用是主流之一，但石墨与电解液的相容性差，炭负极上发生有机溶剂的不可逆分解会对电极行为产生负面影响，使石墨层发生膨胀和收缩，导致其剥落，从而降低循环效率。为了改善石墨这些缺陷，需要对其进行改性处理。

常用的改性方法是在石墨类材料外表包覆一层无定形炭。

包覆的目的是：

通过包覆降低石墨的比表面积，改变石墨的表面结构，以降低首次循环的不可逆容量，提高可逆容量。

通过包覆层将石墨活性表面覆盖住，阻止电解液直接与石墨接触，避免锂离子、电解液、石墨在充放电时形成SEI膜。SEI膜的形成消耗锂电池中有限的锂离子、电解液及石墨，从而降低电容量，同时还增加了电极/电解液间的界面电阻。

通过包覆，包覆层与石墨的紧密结合，有利于阻止充放电时石墨的膨胀和收缩引起的石墨层间脱落，提高其循环性能。

无定形炭一般指软炭和硬炭。

软炭

软炭即易石墨化炭，是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定形炭。软炭的结晶度较石墨低，晶粒尺寸小，晶面间距(d002)一般为0.35nm左右。

硬炭

硬炭即难石墨化炭，是高分子聚合物的热解炭，这类炭在2500℃以上的高温下也难以石墨化，通常硬炭的晶粒更小，晶粒取向更为不规则，晶面间距(d002)一般为0.35～0.4nm。另外，硬炭通常密度更小，表面多孔。

硬炭、软炭、石墨都可用于负极材料，三者之间性能比较如下：

不可逆容量： 硬炭软炭石墨

嵌(脱)锂： 硬炭软炭石墨

循环性能： 硬炭软炭石墨

比表面积： 硬炭软炭石墨

倍率性： 硬炭软炭石墨

层间距： 硬炭软炭石墨

粘结性能： 硬炭软炭

比电容量： 石墨软炭硬炭

密度： 石墨软炭硬炭

从中可以看出，硬炭、软炭、石墨对于锂离子电池各有优缺点，最理想的结合应是核心为石墨，次壳层为软炭，外壳层为硬炭，为此我们提出一种新型锂电池负极包覆沥青的制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种新型锂电池负极包覆沥青的制备方法。