[发明专利]一种快充负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种快充负极材料的制备方法，属于锂离子电池材料制备技术领域。本发明的快充负极材料，包括以下质量份数的原料：多孔磷化铜1～10份、粘结剂1～5份和石墨100份；所述多孔磷化铜，包括以下质量份数的原料：铜盐1～10份、碱性溶液100～500份、单质磷10～30份和交联剂1～5份。本发明的石墨复合材料利用多孔磷化铜自身高的比容量及其三维结构，提升了锂离子的嵌脱通道，并利用交联剂形成的多孔结构缩短了锂离子的嵌脱路径，并且本发明的低温真空碳化与传统的高温常压碳化相比，具有反应效率高，制备出的材料各向同性好等优势，所得材料应用于锂离子电池具有功率性能好、膨胀率低等优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料制备技术领域，特别是涉及一种快充负极材料的制备方法。

背景技术

人造石墨以其电压平台低、循环性能好、价格低廉、环境友好等优点，是目前最理想、常用的锂离子电池负极材料。随着市场对快充性能要求的提高，要求锂离子电池负极材料具有快充性能好、能量密度高等性能。而目前石墨材料表面包覆材料主要为软碳或硬碳，用于提升锂离子的扩散速率，但是软碳或硬碳存在比容量低，首次效率低等缺点，会影响负极材料能量密度的提升。比如专利申请号201410787061.7公开了一种快充石墨锂离子电池负极材料及其制备方法，将石油焦/沥青焦和沥青混合-捏合-高温石墨化处理之后得到二次颗粒结构的人造石墨材料，由于捏合工序复杂难控制，加热捏合时间短会导致物料结块，混合不均匀，加热捏合时间长会导致粘合剂沥青挥发损失，影响粘接效果，导致产品一致性不好。同时包覆层沥青碳化后得到的无定形碳具有比容量偏低、吸液能力偏差等缺陷，影响其材料的电子传导速率和离子传输速率，并导致其功率性能降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种快充负极材料的制备方法，以解决现有技术中存在的问题，本发明通过低温真空碳化法在石墨表面包覆多孔磷化铜，提升了锂离子扩散速率，材料的比容量及保液性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种快充负极材料，包括以下质量份数的原料：多孔磷化铜1～10份、粘结剂1～5份和石墨100份；

所述多孔磷化铜，包括以下质量份数的原料：铜盐1～10份、碱性溶液100～500份、单质磷10～30份和交联剂1～5份。

进一步地，所述铜盐包括氯化铜、硫酸铜、碳酸铜和硝酸铜中的任意一种。

进一步地，所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液和氨水中的任意一种；所述单质磷为红磷。

进一步地，所述碱性溶液的浓度为1～5wt.％。

进一步地，所述交联剂包括苯甲醛、磷酸和己二酸中的任意一种；所述粘结剂为沥青。

本发明的技术方案之二：一种上述快充负极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铜盐溶于碱性溶液中，分散均匀，然后加入单质磷和交联剂，水热反应，得到多孔磷化铜；

(2)将多孔磷化铜、粘结剂和石墨混合均匀，然后真空碳化，得到所述快充负极材料。

采用液相法，将铜盐、碱液、红磷、交联剂通过水热反应制备出多孔磷化铜材料，该多孔磷化铜材料具有比容量高、保液能力强、膨胀率低等优点，将其包覆在石墨表面，可以提升石墨复合材料的比容量和快充性能。

进一步地，步骤(1)中，所述水热反应的温度为120～180℃，时间为1～6h。

进一步地，步骤(2)中，所述真空碳化的压强为1～10Kpa，升温速率为1～10℃/min，温度为400～600℃，时间为1～6h。

本发明的技术方案之三：一种上述快充负极材料在锂离子电池制备中的应用。

本发明公开了以下技术效果：