CN103647083A - 复合石墨炭负极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合石墨炭负极材料的制备方法,属于化学电池制备领域。本发明通过将高锰酸钾与天然石墨进行氧化处理后,再用石油焦进行球磨、烧结,得到一种复合石墨炭负极材料的制备方法。本发明提供的复合石墨炭负极材料的制备方法,采用石油焦对天然石墨进行表面改性,克服了单纯天然石墨或单纯石油焦的缺点,将两者有机地结合起来,可以提高复合材料与有机溶剂的相容性,提高充放电性能。
Description
技术领域
本发明属于化学电池制备领域,尤其涉及一种抗坏血酸改性石墨的制备方法。
背景技术
天然石墨被广泛用作锂离子电池的负极材料,但天然石墨与电解液的相容性较差,在嵌/脱锂过程中易发生石墨层的剥离而导致循环性能下降,因而限制了纯天然石墨在锂离子电池中的应用。
随着各种小型便携式电子产品以及电动自行车的广泛普及和发展,新一代电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)的商业化开发,对锂离子电池的能量密度及性能提出了更高的要求。传统的碳系负极材料在比容量、比能量方面都已经不能满足下一代新型锂离子电池负极材料的需要,因此开发新型的碳系负极材料具有极为重要的意义。
发明内容
一种复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)用高锰酸钾将天然石墨进行氧化处理,得到混合物A;
(2)将混合物A和石油焦按比例混合,在无水乙醇的介质中,高速球磨18~24h,得混合物B;
(3)将混合物B在105-120℃烘干,得混合物C;
(4)将混合物C在700℃~900℃下烧结2~4 小时,即得所述的复合石墨炭负极材料;
其中,步骤(3)和(4)均在非氧化保护下进行。
优选地,步骤(1)中所述的天然石墨和高锰酸钾的质量比为1:(0.05~0.2)。
优选地,步骤(1)中所述的氧化处理包括以下步骤:氧化温度为800℃~1000℃,氧化时间为10~40 秒。
优选地,步骤(1)中所述的天然石墨和石油焦的质量比为1:(0.2~0.5)。
本发明的有益效果如下:
天然石墨嵌锂、脱锂容量高,放电电压平坦,但石墨层间结合力差,容易发生溶剂共嵌入导致石墨剥落,而且在电极制备过程中,由于石墨的层状结构易发生择优取向,增加锂向石墨中扩散的阻力,使高倍率充放电能力下降;石油焦虽可逆容量低,但与溶剂的相容性好,高倍率充放电性能好。本发明提供的制备方法制备出来的复合石墨炭负极材料,采用石油焦对天然石墨进行表面改性,克服了单纯天然石墨或单纯石油焦的缺点,将两者有机地结合起来,可以提高复合材料与有机溶剂的相容性,提高充放电性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将天然石墨和高锰酸钾的质量比为1:0.05混合,在温度为800℃下氧化处理40秒,得到混合物A;
(2)将混合物A和石油焦按质量比为1:0.2的比例混合,在无水乙醇的介质中,高速球磨20~24h,得混合物B;
(3)将混合物B在105-120℃烘干,得混合物C;
(4)将混合物C在700℃~900℃下烧结2~4 小时,即得所述的复合石墨炭负极材料; 其中,步骤(3)和(4)均在非氧化保护下进行。
实施例2
一种复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将天然石墨和高锰酸钾的质量比为1:0.2混合,在温度为1000℃下氧化处理10秒,得到混合物A;
(2)将混合物A和石油焦按质量比为1:0.5的比例混合,在无水乙醇的介质中,高速球磨18~20h,得混合物B;
(3)将混合物B在105-110℃烘干,得混合物C;
(4)将混合物C在700℃~800℃下烧结4小时,即得所述的复合石墨炭负极材料; 其中,步骤(3)和(4)均在非氧化保护下进行。
实施例3
一种复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将天然石墨和高锰酸钾的质量比为1:0.1混合,在温度为900℃下氧化处理30 秒,得到混合物A;
(2)将混合物A和石油焦按质量比为1:0.3的比例混合,在无水乙醇的介质中,高速球磨20~22h,得混合物B;
(3)将混合物B在110-120℃烘干,得混合物C;
(4)将混合物C在800℃~900℃下烧结3小时,即得所述的复合石墨炭负极材料; 其中,步骤(3)和(4)均在非氧化保护下进行。
Claims (4)
1. 一种复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)用高锰酸钾将天然石墨进行氧化处理,得到混合物A;
(2)将混合物A和石油焦按比例混合,在无水乙醇的介质中,高速球磨18~24h,得混合物B;
(3)将混合物B在105-120℃烘干,得混合物C;
(4)将混合物C在700℃~900℃下烧结2~4 小时,即得所述的复合石墨炭负极材料;
其中,步骤(3)和(4)均在非氧化保护下进行。
2. 根据权利要求1所述的复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的天然石墨和高锰酸钾的质量比为1:(0.05~0.2)。
3. 根据权利要求1所述的复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的氧化处理包括以下步骤:氧化温度为800℃~1000℃,氧化时间为10~40 秒。
4. 根据权利要求1所述的复合石墨炭负极材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的天然石墨和石油焦的质量比为1:(0.2~0.5)。
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