CN103022492A - 一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法：将天然石墨料经过粉碎机粉碎到粒度合格参数后加入硼酸钠；将硅纤维和碳纳米管通过剪切搅拌而分散至珠磨溶液中，然后在其中加入羧甲基纤维素和聚二氟乙烯以及上述石墨及氧化钼，加入适量去离子水球磨，得到负极浆料，作为石墨复合负极材料备用。本发明制备的石墨复合负极材料，对天然石墨进行了加工处理，并添加了硅纤维、氧化钼、和硼元素，因此在具备高于普通石墨电极的能量密度之外，还具有超稳定的循环性能，用于锂离子电池时，比容量高，高温性能好，使用寿命长。

Description

一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池负极材料，尤其涉及一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池作为一种新型的二次电池，具有比容量高、电压高、安全性好的特点，广泛应用于电动汽车、移动电话、笔记本电脑的驱动电源随着科技的发展，各种采用锂离子电池的数码产品更新升级速度很快，产品大都趋于便携化、经济化，这就要求锂离子电池产品要向高能量密度、低成本方向发展。
锂离子电池负极材料是决定锂离子电池综合性能优劣的关键因素之一，目前关于负极材料的研究主要包括碳材料、氧化物负极材料、金属及合金类负极材料等。而已经大规模商业化生产的负极材料主要是石墨。石墨负极材料分为天然石墨和人造石墨。
人造石墨的循环性能和倍率性能有优势，但其容量不高、且制造成本居高不下，这极大程度上限制了其大规模应用。随着储能和动力领域的迅猛发展，锂离子电池迫切需要一款既保持天然石墨低成本优势，又具有人造石墨长寿命和高倍率性能的负极材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法，使用该方法制备的负极复合材料的锂离子电池具有比容量相对较大、成本低、循环性能好等特点。
为了实现上述目的，本发明提供的一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1，加工天然石墨
将天然石墨料经过粉碎机粉碎到粒度50nm-10μm，比表面积为50-750m2/g，将粉碎到合格参数的原材料加入硼酸钠，加入硼酸钠的重量为原材料的2-3%，混合，即可得到加工后的石墨材料；
步骤2，配比石墨复合负极的原材料
按如下物质重量份配比石墨复合负极的原材料：
上述加工后的石墨    60-70
硅纤维              20-30
羧甲基纤维素        2-5
聚二氟乙烯          3-5
碳纳米管            5-10
氧化钼              10-15
步骤3，制备石墨复合负极浆料
将硅纤维和碳纳米管通过剪切搅拌8-10小时而分散至珠磨溶液中，然后在其中加入羧甲基纤维素和聚二氟乙烯以及上述石墨及氧化钼，加入适量去离子水球磨4-6小时，得到负极浆料，作为石墨复合负极材料备用。
其中，步骤1中加入硼酸钠后在混合机混合2~3小时。
更优选地，硼酸钠混合后，还包括将混合物料置于石墨化炉中进行纯化石墨化处理的步骤：在2500-3000℃持续通入氯气气体，将石墨中的金属杂质去除。
本发明还提供了一种上述方法制备的石墨复合负极材料。
本发明制备的石墨复合负极材料，对天然石墨进行了加工处理，并添加了硅纤维、氧化钼、和硼元素，因此在具备高于普通石墨电极的能量密度之外，还具有超稳定的循环性能，用于锂离子电池时，比容量高，高温性能好，使用寿命长。
具体实施方式
实施例一
加工天然石墨
将天然石墨料经过粉碎机粉碎到粒度100nmμm，平均比表面积为100m2/g，将粉碎到合格参数的原材料加入硼酸钠，加入添加剂的重量为原材料的2%，混合机中混合2个小时，将混合物料置于石墨化炉中进行纯化石墨化处理，在2500℃持续通入氯气气体，将石墨中的金属杂质去除，即可得到加工后的石墨材料；
配比石墨复合负极的原材料
按如下物质重量份配比石墨复合负极的原材料：
上述加工后的石墨    60
硅纤维              20
羧甲基纤维素        2
聚二氟乙烯          3
碳纳米管            10
氧化钼              10。
制备石墨复合负极浆料
将硅纤维和碳纳米管通过剪切搅拌8小时而分散至珠磨溶液中，然后在其中加入羧甲基纤维素和聚二氟乙烯以及上述石墨及氧化钼，加入适量去离子水球磨4小时，得到负极浆料，作为石墨复合负极材料备用。 
实施例二
加工天然石墨
将天然石墨料经过粉碎机粉碎到粒度10μm，平均比表面积为500m2/g，将粉碎到合格参数的原材料加入硼酸钠，加入添加剂的重量为原材料的3%，混合机中混合3个小时，将混合物料置于石墨化炉中进行纯化石墨化处理，在000℃持续通入氯气气体，将石墨中的金属杂质去除，即可得到加工后的石墨材料；
配比石墨复合负极的原材料
按如下物质重量份配比石墨复合负极的原材料：
上述加工后的石墨   70
硅纤维             30
羧甲基纤维素       5
聚二氟乙烯          5
碳纳米管            5
氧化钼              15。
制备石墨复合负极浆料
将硅纤维和碳纳米管通过剪切搅拌10小时而分散至珠磨溶液中，然后在其中加入羧甲基纤维素和聚二氟乙烯以及上述石墨及氧化钼，加入适量去离子水球磨6小时，得到负极浆料，作为石墨复合负极材料备用。
比较例
将天然石墨粉碎后，和羧甲基纤维素、聚二氟乙烯、碳纳米管以重量比70:10:5:5制备成负极浆料备用。
将实施例一、二及比较例所得负极浆料，再用超声波分散30min后，将浆料均匀涂在冲压好的面积为0.5343cm2的泡沫镍圆片上，制得涂有浆料的泡沫镍圆片，接着用10MPa的压力将其压成薄薄的圆片，再将薄圆片于120℃下真空干燥12，制得锂离子电池负极。组装成电池在1MLiPF6/(EC+DMC(体积比为1∶1))有机系电解液。在测试温度为25℃下进行电性能测试，经测试该实施例一和二的的材料与比较例的材料相比，首次放电比容量提升了30-45%以上，循环寿命提高了1.5倍。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种锂离子电池改良石墨复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，加工天然石墨
将天然石墨料经过粉碎机粉碎到粒度50nm-10μm，比表面积为50-750m2/g，将粉碎到合格参数的原材料加入硼酸钠，加入硼酸钠的重量为原材料的2-3%，混合，即可得到加工后的石墨材料；
步骤2，配比石墨复合负极的原材料
按如下物质重量份配比石墨复合负极的原材料：
上述加工后的石墨    60-70
硅纤维              20-30
羧甲基纤维素        2-5
聚二氟乙烯          3-5
碳纳米管            5-10
氧化钼              10-15
步骤3，制备石墨复合负极浆料
将硅纤维和碳纳米管通过剪切搅拌8-10小时而分散至珠磨溶液中，然后在其中加入羧甲基纤维素和聚二氟乙烯以及上述石墨及氧化钼，加入适量去离子水球磨4-6小时，得到负极浆料，作为石墨复合负极材料备用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中加入硼酸钠后在混合机混合2~3小时。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，硼酸钠混合后，还包括将混合物料置于石墨化炉中进行纯化石墨化处理的步骤：在2500-3000℃持续通入氯气气体，将石墨中的金属杂质去除。
4.一种如权利要求1所述方法制备的石墨复合负极材料。
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