CN109449367B - 一种锂离子电池负极材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池负极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109449367B
CN109449367B CN201811172627.XA CN201811172627A CN109449367B CN 109449367 B CN109449367 B CN 109449367B CN 201811172627 A CN201811172627 A CN 201811172627A CN 109449367 B CN109449367 B CN 109449367B
Authority
CN
China
Prior art keywords
product
lithium ion
ion battery
cathode material
inert gas
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
CN201811172627.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109449367A (zh
Inventor
叶家顺
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.)
Hefei Guoxuan Battery Co Ltd
Original Assignee
Hefei Guoxuan Battery 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 Hefei Guoxuan Battery Co Ltd filed Critical Hefei Guoxuan Battery Co Ltd
Priority to CN201811172627.XA priority Critical patent/CN109449367B/zh
Publication of CN109449367A publication Critical patent/CN109449367A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109449367B publication Critical patent/CN109449367B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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

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

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池负极材料的制备方法，该方法将石油渣油在惰性气体保护下，经过预加热后加入添加剂，继续加热后得到产物A；将产物A与溶剂混合，超声、分离，得到产物B；将产物B在惰性气体保护下进行炭化反应制得锂离子电池负极材料。本方法所采取的两段式反应可以有效的提升反应的产率并增强负极材料的电性能，过程中所使用的溶剂可以有效的提纯反应所得产物，从而使得采用本发明中制备的锂离子电池负极材料组装的锂离子电池的循环性能得到提高。

Description

一种锂离子电池负极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法。
背景技术
进入21世纪以来，人类对石油的开采及使用量不断加大，原油的质量水平也随之降低，原油中石油渣油的比重不断增加，其比率约占石油加工前的50%，由于渣油质量差，杂质和非理想组份含量高，加工难度大，致使渣油常作为祸炉燃料被烧掉，不仅浪费有限资源，而且对环境造成了污染。另一方面,锂离子电池由于其在环保和能量密度上的优势，近年来得到了飞速发展，而随着大容量动力电池的应用，对大容量高性能负极材料的需求也越来越迫切，寻找一种廉价易得的高性能负极材料也成为了目前的当务之急。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种锂离子电池负极材料的制备方法，采取两段式反应方式有效的提升反应的产率并增强负极材料的电性能，且反应过程中所使用的溶剂可以有效的提纯反应所得产物。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
a、在惰性气体保护下，将石油渣油预加热后加入添加剂，继续加热，得到产物A；
b、将产物A与溶剂混合，超声、分离，得到产物B；
c、将产物B在惰性气体保护下，进行炭化反应得到锂离子电池负极材料。
进一步的，所述石油渣油是环烷基原油经过常减压蒸馏所剩下的重组分，其馏程是500℃~600℃。
进一步的，在步骤a中和步骤c中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种，其流量为10mL/s ~15mL/s。
进一步的，在步骤a中，所述的预加热的升温速率为10℃/min ~15℃/min，预加热温度为500℃~550℃，预加热时间为1h~3h。
进一步的，所述添加剂为AlCl3、硅粉、硅的氧化物中的一种或几种的组合，其添加量为所述石油渣油的2wt%~6wt%。
进一步的，在步骤a中，所述加热的温度为550~600℃，加热时间为1~3h。
进一步的，所述溶剂为甲苯、正庚烷中的至少一种，所述溶剂与所述产物A的质量比为(1~2):1。
进一步的，在步骤b中，所述超声的时间为1h~3h，功率为300W~400W。
进一步的，所述炭化反应的温度为800℃~1200℃，反应时间为3h~5h。
本发明的另一个目的在于提供一种采用上述制备方法制得的锂离子电池负极材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的制备方法采用预加热使得石油渣油中的小分子能够通过热缩聚反应成为大分子，从而有机会在接下来的反应中参与反应，不至于被直接排出体系，增加了中间产物B的生成率，并增加了最终产品收率；此外通过溶剂的处理，降低了中间产物的分子量范围，使得中间产物在均一性上更加优秀，负极材料表现出了很好的循环稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中所制备的锂离子电池负极材料的SEM；
图2为本发明实施例2中所制备的锂离子电池负极材料组装成电池后的循环图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将石油渣油250g，加入高压反应釜中，保持氩气的流量为10mL/s，以15℃/min的速度升温至500℃，加热1.5h，从添加剂添加口加入10g硅粉，升温至570℃继续加热2h，将反应釜冷却至室温，将产物A与正庚烷按照质量比1:1在烧杯中混合后，放入超声机中以300W的功率超声3h，过滤、干燥得到不溶物B，将不溶物B放入管式炉，在800℃下炭化3h制得锂离子电池负极材料。
实施例2
将石油渣油250g，加入高压反应釜，保持氩气的流量为12mL/s，从室温将温度以13℃/min的速度升温至550℃，加热1h，从添加剂添加口加入5g硅粉，以550℃继续加热3h，将反应釜冷却至室温，将产物A与正庚烷按照质量比1:1在烧杯中混合后，放入超声机中以350W的功率超声1.5h，过滤、干燥得到不溶物B，将不溶物B放入管式炉，在900℃下炭化3h制得锂离子电池负极材料。
实施例3
将石油渣油250g，加入高压反应釜，保持氮气的流量为15mL/s，从室温将温度以10℃/min的速度升温至530℃，加热3h，从添加剂添加口加入15g AlCl3，升温至600℃继续加热1h，将反应釜冷却至室温，将产物A与甲苯按照质量比1:2在烧杯中混合后，放入超声机中以400W的功率超声1h，过滤、干燥得到不溶物B，将不溶物B放入管式炉，在1200℃炭化5h制得锂离子电池负极材料。
将实施例1中制备的锂离子电池负极材料进行SEM表征，表征结果见图1。观察图1可知，本材料的一次粒子的直径在3μm以内，较小的一次粒子大小可以增加材料的电子电导率，而一次粒子较为密实可以有效的增加材料的强度，从而增强材料的循环性能和压实密度。
进一步的，将实施例2中制备的锂离子电池负极材料按照如下方法组装得到半电池：将锂离子电池负极材料与乙炔黑、PVDF按照质量比7:2:1混合，研磨均匀后，加入N-甲基吡咯烷酮（2g/100ml），搅拌成浆液，并均匀涂覆于铜箔上，在80℃真空干燥4h，烘干后剪切成所需大小备用。 在惰性气体保护的专业手套箱中进行电池装配，所使用的隔膜为PE膜，以锂片为对极片。将组装得到的半电池在新威2000测试系统上进行电化学性能测试，充放电倍率为0.5C，测试结果件图2。由图2可知，在300圈循环后电池的充放电效率依然保持在98%，且放电容量保持在300 mAh/g，电池表现出了很好的容量和循环稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、在惰性气体保护下，将石油渣油于500-550℃预加热1-3h后加入添加剂，继续加热，得到产物A，其中，所述石油渣油是环烷基原油经过常减压蒸馏所剩下的重组分，其馏程是500℃~600℃；所述添加剂为硅粉、硅的氧化物中的一种或几种的组合；
b、将产物A与溶剂混合，超声、分离，得到产物B，所述溶剂为甲苯、正庚烷中的至少一种；
c、将产物B在惰性气体保护下，进行炭化反应得到锂离子电池负极材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤a中和步骤c中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种，其流量为10mL/s ~15mL/s。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤a中，所述的预加热的升温速率为10℃/min ~15℃/min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述添加剂的添加量为所述石油渣油的2wt%~6wt%。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤a中，所述加热的温度为550~600℃，加热时间为1~3h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂与所述产物A的质量比为(1~2):1。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤b中，所述超声的时间为1h~3h，功率为300W~400W。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述炭化反应的温度为800℃~1200℃，反应时间为3h~5h。
9.一种采用如权利要求1~8任一项所述的制备方法制得的锂离子电池负极材料。
CN201811172627.XA 2018-10-09 2018-10-09 一种锂离子电池负极材料及其制备方法 Active CN109449367B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811172627.XA CN109449367B (zh) 2018-10-09 2018-10-09 一种锂离子电池负极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811172627.XA CN109449367B (zh) 2018-10-09 2018-10-09 一种锂离子电池负极材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109449367A CN109449367A (zh) 2019-03-08
CN109449367B true CN109449367B (zh) 2022-05-17

Family

ID=65546133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811172627.XA Active CN109449367B (zh) 2018-10-09 2018-10-09 一种锂离子电池负极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109449367B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001155732A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Kawasaki Steel Corp リチウムイオン二次電池の負極用炭素材料の製造方法
CN1624955A (zh) * 2003-12-01 2005-06-08 上海杉杉科技有限公司 一种锂离子电池炭负极材料的制造方法
JP2006331689A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Gunma Univ 炭素系燃料電池用触媒及びその製造方法並びに該触媒を用いた燃料電池
CN1909269A (zh) * 2005-08-03 2007-02-07 上海杉杉科技有限公司 一种炭负极材料及其制备方法
CN101552333A (zh) * 2009-04-03 2009-10-07 湖州创亚动力电池材料有限公司 一种锂离子电池炭负极活性物质的制备方法
CN101916856A (zh) * 2010-08-05 2010-12-15 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 锂离子动力与储能电池用负极材料及其制备方法
CN103050663A (zh) * 2012-11-05 2013-04-17 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极材料及其制备方法和其应用
CN103887502A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 上海杉杉科技有限公司 一种人造石墨锂离子电池负极材料及其制备方法
CN106486673A (zh) * 2015-08-25 2017-03-08 神华集团有限责任公司 用于锂离子电池负极的碳材料及其制备方法和锂离子电池负极及锂离子电池
CN108455558A (zh) * 2018-03-27 2018-08-28 中国科学院过程工程研究所 一种新型中间相炭微球的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001155732A (ja) * 1999-11-26 2001-06-08 Kawasaki Steel Corp リチウムイオン二次電池の負極用炭素材料の製造方法
CN1624955A (zh) * 2003-12-01 2005-06-08 上海杉杉科技有限公司 一种锂离子电池炭负极材料的制造方法
JP2006331689A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Gunma Univ 炭素系燃料電池用触媒及びその製造方法並びに該触媒を用いた燃料電池
CN1909269A (zh) * 2005-08-03 2007-02-07 上海杉杉科技有限公司 一种炭负极材料及其制备方法
CN101552333A (zh) * 2009-04-03 2009-10-07 湖州创亚动力电池材料有限公司 一种锂离子电池炭负极活性物质的制备方法
CN101916856A (zh) * 2010-08-05 2010-12-15 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 锂离子动力与储能电池用负极材料及其制备方法
CN103050663A (zh) * 2012-11-05 2013-04-17 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种锂离子电池负极材料及其制备方法和其应用
CN103887502A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 上海杉杉科技有限公司 一种人造石墨锂离子电池负极材料及其制备方法
CN106486673A (zh) * 2015-08-25 2017-03-08 神华集团有限责任公司 用于锂离子电池负极的碳材料及其制备方法和锂离子电池负极及锂离子电池
CN108455558A (zh) * 2018-03-27 2018-08-28 中国科学院过程工程研究所 一种新型中间相炭微球的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109449367A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107946576B (zh) 一种高倍率石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池
CN107959010B (zh) 一种石墨复合材料及其制备方法
CN109119592B (zh) 一种钛酸锂负极极片、制备方法及钛酸锂电池
CN112758911B (zh) 硬炭材料及其制备方法和应用、锂离子电池
CN104966814B (zh) 一种高安全性的金属锂负极及其制备方法
CN108807896B (zh) 一种氮掺杂碳包覆硅碳复合材料的制备方法
CN112768688B (zh) 一种磷酸铁锂材料及其制备方法和锂离子电池
CN113889593A (zh) 一种硬碳包覆软碳复合材料的制备方法
JP6262635B2 (ja) 非水電解質二次電池用負極材及びその製造方法並びに非水電解質二次電池
CN105845886A (zh) 一种离子电池负极材料及其制备方法
CN110048092B (zh) 一种锂电池硅碳复合材料及其制备方法
CN114852991A (zh) 一种硬碳和软碳共修饰的人造石墨负极材料及其制备方法
CN108199026B (zh) 动力电池负极材料的制备方法及该方法制得的负极材料
CN109449367B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN115172680A (zh) 一种高容量大倍率锂离子电池及其制备方法
CN114122360A (zh) 一种高能量密度快充复合负极材料及其制备方法
CN113233440A (zh) 一种高首效、优循环寿命的硬碳负极材料的改性制备方法
CN114162814A (zh) 一种石墨的改性方法
CN113594461A (zh) 一种碳硅复合材料及其制备方法和应用
CN107959007B (zh) 一种包覆石墨烯-硅锂离子电池负极材料的制备方法
CN111634918A (zh) 锂离子电池负极材料及其低成本制备方法
CN115010137B (zh) 一种利用切割废硅粉快速制备硅纳米线的方法及应用
CN114583137B (zh) 一种在碳表面进行硫掺杂磷修饰的方法及其应用
CN112467225B (zh) 一种高倍率电池的制备方法
CN113258069B (zh) 负极活性材料及其制备方法、负极和二次电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant