CN104362299B - 一种人造石墨负极材料的制备方法 - Google Patents

一种人造石墨负极材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104362299B
CN104362299B CN201410578938.1A CN201410578938A CN104362299B CN 104362299 B CN104362299 B CN 104362299B CN 201410578938 A CN201410578938 A CN 201410578938A CN 104362299 B CN104362299 B CN 104362299B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
ratio
gross mass
nodularization
binding agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410578938.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104362299A (zh
Inventor
张晓波
叶学海
刘红光
肖彩英
张磊
夏继平
于晓微
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CNOOC Energy Technology and Services Ltd
CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
CNOOC Energy Technology and Services Ltd
CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CNOOC Energy Technology and Services Ltd, CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute Co Ltd filed Critical CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority to CN201410578938.1A priority Critical patent/CN104362299B/zh
Publication of CN104362299A publication Critical patent/CN104362299A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104362299B publication Critical patent/CN104362299B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法。所述方法包括:将焦炭等原料粉碎、球化后，将球化原料、导电性聚合物、粘结剂按照一定比例加入到装有溶剂的搅拌釜中搅拌均匀，其中，导电性聚合物占总质量的比例为0.5～5％，粘结剂占总质量的比例为2～10％，脱溶剂后接着在800～1000℃非氧气氛下纯化2～10hr，然后在2500～3000℃高温石墨化不小于24hr，制备得到表面包覆导电材料的人造石墨负极材料。这种导电性能优良的人造石墨负极材料用于锂离子电池时，电池内阻低，循环性能好。

Description

一种人造石墨负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池领域，具体涉及锂离子电池负极材料人造石墨的制备。
背景技术
随着低碳、绿色、循环经济的迫切需要，新能源动力电池，特别是锂离子动力电池的研究得到了快速发展。由于锂离子动力电池具有工作电压高、高能量密度、放电电压平稳、低温性能好、自放电小、无记忆效应、对环境友好以及工作寿命长等优点，广泛应用于纯电动汽车、混合动力汽车、大型电动工具中。
人造石墨作为锂离子电池负极材料的一种，具有压实密度大、容量高、循环性好的特点，是锂离子电池特别是锂离子动力电池理想的负极材料。人造石墨材料用于普通3C电子产品时，充放电流较小，时间较长，在负极表面形成的SEI膜较薄，在电池充放电循环的过程当中，电池内阻基本变化不大，但是当人造石墨作为负极材料用于锂离子动力电池时，由于动力电池需要快速充放，因此在负极材料表面形成的SEI膜会随着电池充放电次数的增加越来越厚，电池内阻逐渐增大，导致电池容量衰减和充放电效率降低，降低了动力电池的使用寿命。
内阻是衡量电池性能的一个重要指标。内阻大，电池充放电时间长，效率低。为了降低电池负极材料内阻，人们通常在负极材料匀浆时添加导电剂，以增加负极材料的导电性。中国专利CN103872288即是将导电碳黑混入人造石墨中制备成浆料，但是这种方法由于导电剂在人造石墨材料中是呈独立分散状态，导电剂和人造石墨材料不能很好的接触，降低了导电效果。此外，由于导电剂均为纳米级材料，加入后增加了整个浆料的粘度，影响人造石墨涂布时的加工性能。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的上述问题，提供一种可降低内阻的人造石墨负极材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
首先对焦炭等原料进行粉碎、球化，将球化后的原料、导电性聚合物、粘结剂和溶剂按照一定比例加入到搅拌釜中搅拌均匀，其中，导电性聚合物占总质量的比例为0.5～5％，粘结剂占总质量的比例为2～10％；蒸发脱溶剂后接着在800～1000℃非氧气氛下纯化2～10hr，然后在2500～3000℃高温进行石墨化处理不小于24hr。
导电性聚合物占总质量的比例优选为2～3％，粘结剂占总质量的比例优选为6～8％；所述导电性聚合物为电导率在10-6S/m以上的聚合物材料；所述粘结剂为高分子聚合物，所述溶剂为强极性溶剂。
根据本发明的制备方法，所述导电性聚合物包括但不限于聚对苯(PPP)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚苯基乙炔(PPV)、聚苯胺(PANI)、聚乙炔(PA)以及它们的掺杂、衍生物。
根据本发明的制备方法，所述高分子聚合物优选石油沥青或煤沥青。
根据本发明的制备方法，所述强极性溶剂优选甲苯、二甲苯、三甲苯、吡咯烷酮、三氯乙烯、丙酮、四氯化碳、二氯甲烷中的一种。
由于采用了以上的方案，使本发明具备的有益效果在于：
能够使导电性聚合物依靠高分子聚合物的粘结力均匀分散在球形原料的表面，在球形原料的表面形成一层均匀的包覆层，经过纯化和石墨化后，即可在人造石墨材料的表面包覆一层均匀的导电层。这种导电层可以增强锂离子传输时的导电效果，降低负极材料的内阻，增强电池的容量和循环寿命。
本发明的另一个优点在于，负极材料匀浆时不再需要添加导电剂，这样直接的好处在于可以有效降低浆料的粘度，提高涂布的加工性能。
具体实施方式
下面用具体实施方式对本发明作更详细说明。
实施例一
本实施例首先对生焦原料进行粉碎、球化，质量比按照球化后的生焦：聚苯胺(PANI)：石油沥青＝85：5：10的比例加入到装有二甲苯的搅拌釜中搅拌均匀，蒸发脱溶剂后接着在1000℃非氧气氛下纯化10hr，然后在3000℃高温石墨化120hr。将制备的人造石墨材料按照常规电池制备工艺组装成实效电池，测得电池内阻38.5mΩ，循环次数1400周。
实施例二
本实施例首先对生焦原料进行粉碎、球化，质量比按照球化后的生焦：聚苯胺(PANI)：石油沥青＝97.5：0.5：2的比例加入到装有二甲苯的搅拌釜中搅拌均匀，蒸发脱溶剂后接着在1000℃非氧气氛下纯化10hr，然后在3000℃高温石墨化120hr。将制备的人造石墨材料按照常规电池制备工艺组装成实效电池，测得电池内阻40.6mΩ，循环次数1300周。
实施例三
本实施例首先对生焦原料进行粉碎、球化，质量比按照球化后的生焦：聚苯胺(PANI)：石油沥青＝89：3：8的比例加入到装有二甲苯的搅拌釜中搅拌均匀，蒸发脱溶剂后接着在1000℃非氧气氛下纯化10hr，然后在3000℃高温石墨化120hr。将制备的人造石墨材料按照常规电池制备工艺组装成实效电池，测得电池内阻32.4mΩ，循环次数1600周。
实施例三
对比实施例对生焦原料进行粉碎、球化，接着在1000℃非氧气氛下纯化10hr，然后在3000℃高温石墨化120hr。将制备的人造石墨材料按照常规电池制备工艺组装成实效电池，测得电池内阻56.8mΩ，循环次数800周。

Claims (4)

1.一种锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
首先对焦炭进行粉碎、球化，将球化后的焦炭、导电性聚合物、粘结剂和溶剂按照一定比例加入到搅拌釜中搅拌均匀，其中，导电性聚合物占原料总质量的比例为0.5～5wt%，粘结剂占原料总质量的比例为2～10wt%；蒸发脱溶剂后接着在800～1000℃非氧气氛下纯化2～10hr，然后在2500～3000℃高温进行石墨化处理不小于24hr；所述的粘结剂为石油沥青或煤沥青。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于：导电性聚合物占原料总质量的比例为2～3wt%，粘结剂占总质量的比例为6～8wt%；所述导电性聚合物为电导率在10-6S/m以上的聚合物材料；所述溶剂为强极性溶剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：导电性聚合物包括聚对苯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯基乙炔、聚苯胺、聚乙炔以及它们的掺杂、衍生物。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：强极性溶剂是甲苯、二甲苯、三甲苯、吡咯烷酮、三氯乙烯、丙酮、四氯化碳、二氯甲烷中的一种。
CN201410578938.1A 2014-10-24 2014-10-24 一种人造石墨负极材料的制备方法 Active CN104362299B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410578938.1A CN104362299B (zh) 2014-10-24 2014-10-24 一种人造石墨负极材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410578938.1A CN104362299B (zh) 2014-10-24 2014-10-24 一种人造石墨负极材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104362299A CN104362299A (zh) 2015-02-18
CN104362299B true CN104362299B (zh) 2017-09-05

Family

ID=52529541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410578938.1A Active CN104362299B (zh) 2014-10-24 2014-10-24 一种人造石墨负极材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104362299B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106348288B (zh) * 2016-08-18 2019-04-23 中南钻石有限公司 一种合成工业钻石用石墨芯柱的纯化处理工艺
CN108807994B (zh) * 2018-07-11 2019-06-25 大同新成新材料股份有限公司 一种低成本人造石墨负极材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0691700A1 (en) * 1994-06-29 1996-01-10 Sony Corporation A non-aqueous electrolyte type secondary battery
CN101803077A (zh) * 2007-09-18 2010-08-11 新日本石油株式会社 锂离子二次电池负极用无定形碳材料及其制造方法
CN102714315A (zh) * 2009-08-09 2012-10-03 美洲锂能公司 电活性颗粒及由其组成的电极和电池
CN103098274A (zh) * 2010-07-30 2013-05-08 日立化成株式会社 锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极以及锂离子二次电池
CN105261734A (zh) * 2015-09-09 2016-01-20 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用复合负极材料、制备方法及其应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101916846B (zh) * 2010-08-19 2012-12-05 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 锂离子电池负极复合材料及其制备方法
CN102354745A (zh) * 2011-08-25 2012-02-15 辽宁弘光科技(集团)有限公司 锂离子电池负极材料的制造方法及其制备的锂离子电池负极材料
CN102299307B (zh) * 2011-09-03 2014-01-01 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 电极负极材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0691700A1 (en) * 1994-06-29 1996-01-10 Sony Corporation A non-aqueous electrolyte type secondary battery
CN101803077A (zh) * 2007-09-18 2010-08-11 新日本石油株式会社 锂离子二次电池负极用无定形碳材料及其制造方法
CN102714315A (zh) * 2009-08-09 2012-10-03 美洲锂能公司 电活性颗粒及由其组成的电极和电池
CN103098274A (zh) * 2010-07-30 2013-05-08 日立化成株式会社 锂离子二次电池用负极材料、锂离子二次电池用负极以及锂离子二次电池
CN105261734A (zh) * 2015-09-09 2016-01-20 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池用复合负极材料、制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN104362299A (zh) 2015-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105958116B (zh) 包含纳米固体电解质的全固态电池及其制造方法
Bao et al. Enhanced cyclability of sulfur cathodes in lithium-sulfur batteries with Na-alginate as a binder
CN102088086B (zh) 一种高电压锂离子电池正极制备方法
CN102569896B (zh) 一种锂离子二次电池及其制备方法
US20170174872A1 (en) Aqueous composite binder of natural polymer derivative-conducting polymer and application thereof
CN103715452B (zh) 一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池
CN105304903B (zh) 高温特性及低温特性优异的二次电池
CN104091934A (zh) 一种多元复合负极材料、其制备方法及包含其的锂离子电池
CN103199258A (zh) 锂离子电池正极材料、正极制备方法及锂离子电池
CN105047932A (zh) 一种水系锂离子电池用醌类化合物负极材料及水系锂离子电池
CN106848318A (zh) 一种锂硫电池正极材料及其制备方法和应用
JP2016504739A (ja) リチウム二次電池用負極、その製造方法、及びこれを含むリチウム二次電池
CN104241696A (zh) 一种高能量密度的锂离子电池及其制备方法
CN102130323A (zh) 一种含多孔聚合物弹性体的锂离子电池薄膜负极及制备方法
CN103011127A (zh) 锂离子电池负极用沥青硬炭材料制备方法
CN105449269A (zh) 一种锂离子电池
CN109244316B (zh) 一种应用于锂硫电池隔层的丝素基纳米碳纤维膜的制备方法
CN107256969A (zh) 钠离子电池负极浆料及其制备方法
CN101931077B (zh) 锂离子电池负极材料及制备方法
CN105070899A (zh) 一种锂离子动力电池负极材料的制备方法
CN100585917C (zh) 一种钒电池用高导电率双极板的制备方法
CN104362299B (zh) 一种人造石墨负极材料的制备方法
CN106602069A (zh) 锂离子电池正极材料、正极和锂离子电池
CN102290566B (zh) 锂电池负极制备方法及其锂电池
CN107154497A (zh) 一种复合导电剂、正极片、锂离子电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Applicant after: China National Offshore Oil Corporation

Applicant after: CNOOC TIANJIN CHEMICAL RESEARCH & DESIGN INSTITUTE CO., LTD.

Applicant after: CNOOC Energy Development Co., Ltd.

Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Applicant before: China National Offshore Oil Corporation

Applicant before: CNOOC Tianjin Chemical Research & Design Institute

Applicant before: CNOOC Energy Development Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20161026

Address after: No. three road 300131 Tianjin city Hongqiao District dingzigu No. 85

Applicant after: CNOOC TIANJIN CHEMICAL RESEARCH & DESIGN INSTITUTE CO., LTD.

Applicant after: CNOOC Energy Development Co., Ltd.

Address before: 100010 Beijing, Chaoyangmen, North Street, No. 25, No.

Applicant before: China National Offshore Oil Corporation

Applicant before: CNOOC TIANJIN CHEMICAL RESEARCH & DESIGN INSTITUTE CO., LTD.

Applicant before: CNOOC Energy Development Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant