CN105932283A - 锂离子电池及其负极材料以及该负极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂离子电池及其负极材料以及该负极材料的制备方法，通过该方法制备的负极材料，所述负极材料由碳化的动物毛发制成，将动物毛发进行粉碎；将得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中碳化，加热温度为700‑1100℃，加热时间为3‑5小时，解决了现有石墨材料作为锂离子电池负极材料充放电比容量低，充放电性能差的问题。

Description

锂离子电池及其负极材料以及该负极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池负极材料领域，具体地，本发明涉及一种锂离子电池及其负极材料以及该负极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池以其具有高的能量密度和优异的循环性能已经被广泛地应用于笔记本电脑、移动电话、医学微电子设备等便携式电子设备中。但是，如果要应用到更加广阔的领域例如大型固定能量储存装置和电动汽车仍然存在很多需要解决的问题。这些问题包括如何进一步增加锂离子电池能量密度、增强电池组之间的匹配、减小循环过程中容量的衰减、提高工作过程中的安全性、拓宽正常工作温度范围、增强材料的可靠性、降低生产成本等。现在，业内普遍认为锂离子电池方面的重大突破是对电极材料和电解液部分进行革新，目标是找到性能优于目前商业化使用材料的替代物并且替代物在工作过程中所发生的电化学过程要与目前所使用的锂离子电池原理上保持一致。因此，对锂离子电池负极材料的研究是非常有必要的。
作为锂离子电池的重要组成部分，负极材料的性能直接影响着锂离子电池的整体性能，目前，商业化锂离子电池负极材料主要为石墨类碳材料，如人造石墨、天然石墨和中间相碳微球等。然而，石墨作为负极材料存在一定的缺陷，如对电解液的选择性高、理论比容量较低，面对现在市场上高能量储能系统的要求，难以满足电子设备小型化、车用及电动工具用锂 离子电池大功率、高容量等需要。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述问题，提供了一种锂离子电池及其负极材料以及该负极材料的制备方法，通过该方法制备的负极材料，解决了现有石墨材料作为锂离子电池负极材料充放电比容量低，充放电性能差的问题。
为解决技术问题，本发明的具体方案为：
一种锂离子电池的负极材料，其特征在于：所述负极材料由碳化的动物毛发制成。 一种锂离子电池，其特征在于：其负极包括上述的锂离子电池的负极材料。
一种上述的锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤a：将动物毛发进行粉碎； 步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中碳化，加热温度为700-1100℃，加热时间为3-5小时。
进一步的，在步骤a中通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎。 进一步的，步骤b的碳化过程在惰性气体环境下进行。 进一步的，步骤b的碳化过程在真空环境下进行。 进一步的，步骤b的碳化过程在还原性的气体环境下进行。
本发明具有的有益效果∶本发明利用动物毛发作为制作锂离子电池的负极材料的原材料，原料来源丰富，价格低廉，能有效降低生产成本，且制备过程对环境无污染；利用动物毛发的中空结构的特点，将动物毛发碳化后制成锂离子电池的负极材料，该负极材料由于其中空结构可以吸收更多的电解液和锂离子，丰富了锂离子传输通路，使得负极材料具有优异的电化学性能，使用该负极材料的锂离子电池的容量具有容量大，充放电性能更快的优点，将该电池应用于电动汽车、电子产品上，电动汽车、电子产品可用高倍率快速充电；本发明的锂离子电池的负极材料的制备方法，过程简单、易操作、成本低、无毒无污染，制备方面有很大的实用价值。
具体实施方式
下面结合实施事例对本发明作进一步描述，有必要在此指出的是以下实施例只能用于对于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明的内容，在此基础上的非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
具体实施例1：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在惰性气体环境中碳化，加热温度为700℃，加热时间为3小时。
由具体实施例1的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加8.5%，所需充电时间缩短12%。
具体实施例2：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在惰性气体环境中碳化，加热温度为800℃，加热时间为4小时。
由具体实施例2的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加8.5%，所需充电时间缩短13%。
具体实施例3：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在真空环境中碳化，加热温度为850℃，加热时间为4小时。
由具体实施例3的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加9%，所需充电时间缩短13%。
具体实施例4：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在真空环境中碳化，加热温度为900℃，加热时间为4小时。
由具体实施例4的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加10%，所需充电时间缩短13%。
具体实施例5：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在真空环境中碳化，加热温度为1000℃，加热时间为4小时。
由具体实施例5的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加12%，所需充电时间缩短14%。
具体实施例6：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在真空环境中碳化，加热温度为1100℃，加热时间为4.5小时。
由具体实施例6的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加13%，所需充电时间缩短15%。
具体实施例7：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在还原性气体环境中碳化，加热温度为1000℃，加热时间为5小时。
由具体实施例7的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加13%，所需充电时间缩短15%。
具体实施例8：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在还原性气体环境中碳化，加热温度为1000℃，加热时间为3小时。
由具体实施例8的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加11%，所需充电时间缩短12%。
具体实施例9：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在还原性气体环境中碳化，加热温度为900℃，加热时间为4小时。
由具体实施例9的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加12%，所需充电时间缩短13%。
具体实施例10：一种锂离子电池的负极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤a：通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎；步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中，在还原性气体环境中碳化，加热温度为1100℃，加热时间为5小时。
由具体实施例10的制备方法得到的一种锂离子电池的负极材料制成的锂电池，相比负极材料为石墨的锂离子电池，电池容量增加14%，所需充电时间缩短15%。
本发明利用动物毛发作为制作锂离子电池的负极材料的原材料，原料来源丰富，价格低廉，能有效降低生产成本，且制备过程对环境无污染；利用动物毛发的中空结构的特点，将动物毛发碳化后制成锂离子电池的负极材料，该负极材料由于其中空结构可以吸收更多的电解液和锂离子，丰富了锂离子传输通路，使得负极材料具有优异的电化学性能，使用该负极材料的锂离子电池的容量具有容量大，充放电性能更快的有点，将该电池应用于电动汽车、电子产品上，电动汽车、电子产品可用高倍率快速充电；本发明的锂离子电池的负极材料的制备方法，过程简单、易操作、成本低、无毒无污染，制备方面有很大的实用价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制， 任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法 及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方 案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰， 均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池的负极材料，其特征在于：所述负极材料由碳化的动物毛发制成。
2.一种锂离子电池，其特征在于：其负极包括权利要求1所述的锂离子电池的负极材料。
3.一种权利要求1所述的锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤a：将动物毛发进行粉碎； 步骤b：将步骤a得到的粉碎后的动物毛发放入加热炉中碳化，加热温度为700-1100℃，加热时间为3-5小时。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于：在步骤a中通过破碎机对动物毛发进行破碎以及通过机械磨对动物毛发进行粉碎。
5.根据权利要求3所述的一种锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于：步骤b的碳化过程在惰性气体环境下进行。
6.根据权利要求3所述的一种锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于：步骤b的碳化过程在真空环境下进行。
7.根据权利要求3所述的一种锂离子电池的负极材料的制备方法，其特征在于：步骤b的碳化过程在还原性的气体环境下进行。
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