[发明专利]碳素类材料表面的类SEI膜预先沉积修饰改性的方法

说明书

本发明涉及碳素类材料改性技术领域，具体地说是碳素类材料表面的类SEI膜预先沉积修饰改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、原料准备：以组成电解液的有机溶剂组分作为反应体系溶剂；以碳素类储能材料作为改性材料；(2)、原料混合；(3)、加热反应；(4)、离心分离；(5)、清洁；(6)、干燥。本发明与现有技术相比，工艺简单，且采用低温溶剂热反应进行表面预沉积类SEI膜修饰改性，工艺条件温和、简单，重现性好；能够在各类碳素类材料表面完整、均匀沉积一层致密的类SEI膜组分，能够降低碳素类材料与电解液的直接接触，减少SEI膜的生成，有效提升材料的首次效率、循环性能与高温存储性能。

技术领域

本发明涉及碳素类材料改性技术领域，具体地说是碳素类材料表面的类SEI膜预先沉积修饰改性的方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的可充电电池，具有高能量密度、无记忆效应、绿色环保等优点，被认为是“21世纪最有前景的理想能源”。近年来，锂离子电池在笔记本电脑、数码摄像机，各类便携式电子产品以及电动汽车与储能设备中得到广泛应用。随着对各类设备快充性能与续航时间要求的不断提升，对锂离子电池负极材料的选择与工艺改性成为材料研发的重点。

当前锂离子电池负极材料主要是碳素类负极材料，包括有天然石墨、人造石墨、中间相碳微球以及石墨烯材料等。未经改性的碳素类负极材料在储能应用中面临着多种问题：1)石墨烯材料由于自身比表面积高，容易发生团聚，影响电池容量；2)循环过程中生成的SEI膜组分，会降低电池可逆效率，同时引起电池内部电解液干涸，影响电池循环寿命；3)天然石墨易发生溶剂嵌入，影响材料的循环性能。因此，对碳素类负极材料的表面改性工艺成为提升碳素类负极材料的充放电效率、动力学性能以及改善电池整体循环寿命主要手段。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种对碳素类材料表面的类SEI膜预先沉积修饰改性的方法，使碳素类材料表面成膜包覆完整、均匀，包覆厚度可控，方案重现性好，提升材料的首次效率，改善电池的循环性能与高温性能。

实现上述目的，设计一种碳素类材料表面的类SEI膜预先沉积修饰改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、原料准备：以组成电解液的有机溶剂组分作为反应体系溶剂；以碳素类储能材料作为改性材料；

所述的组成电解液的有机溶剂组分为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的任意一种或者任意几种的组合作为反应体系溶剂；

所述碳素类储能材料包括石墨烯、人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、炭黑导电剂中的任意一种；

(2)、原料混合：将改性材料与反应体系溶剂混合均匀，并放入反应釜中准备反应；改性材料与反应体系溶剂体积比为1∶1～1∶2；

(3)、加热反应：将反应釜密封，加热升温进行反应，反应温度80-200℃，反应时间30-120min；

(4)、离心分离：将加热反应后得到的反应物，进行离心分离，分离出的固相物质即为改性修饰后产物；

(5)、清洁：分离出的改性修饰后产物再采用易挥发的有机溶剂进行洗涤，洗去表面残留的溶剂，所述的易挥发的有机溶剂为无水乙醇、四氯化碳、丙酮；

(6)、干燥：干燥后得到改性材料最终产物。

所述干燥的温度为60-120℃。

所述干燥的温度为80-100℃。

所述的改性材料与反应体系溶剂体积比为1∶1.5。

所述的干燥为在真空状态中干燥，或者在惰性气氛中进行干燥。

所述的反应釜为聚四氟乙烯内衬反应釜，或者不锈钢内衬反应釜。