CN109809385A - 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法 - Google Patents

一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109809385A
CN109809385A CN201910075885.4A CN201910075885A CN109809385A CN 109809385 A CN109809385 A CN 109809385A CN 201910075885 A CN201910075885 A CN 201910075885A CN 109809385 A CN109809385 A CN 109809385A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
ion battery
lithium ion
battery negative
height ratio
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.)
Pending
Application number
CN201910075885.4A
Other languages
English (en)
Inventor
崔李三
王龙超
周德清
张翔
耿斌
马振
向明祥
朱正中
李庆余
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.)
Anhui Giti Battery Co
Original Assignee
Anhui Giti Battery Co
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 Anhui Giti Battery Co filed Critical Anhui Giti Battery Co
Priority to CN201910075885.4A priority Critical patent/CN109809385A/zh
Publication of CN109809385A publication Critical patent/CN109809385A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法，所述负极材料包括石墨化中间相碳微球，石墨化中间相碳微球的表面被撑开形成紧密相连的片层结构。制备方法是将石墨化中间相碳微球加入碱液中混匀反应，之后依次经烘烤、保护气氛围下热处理、冷却、酸洗及水洗后，烘干制得。本发明制得的片层球形锂离子电池负极材料具有较低的电压平台和较高的比容量。

Description

一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电池负极材料及其制备方法技术领域，具体涉及一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池的应用越来越广泛，不仅仅应用于各种电子类产品，而且应用于电动汽车、信号基站、储能等等方面。对于人类生活的影响越来越重要。近年来，随着科技的发展，电动汽车、储能的迅速发展。以石墨作为负极材料的锂离子电池越来越不能满足人们对于高能量密度锂离子电池的需求。锂离子电池能量密度的高低主要由锂离子电池正、负极材料决定，其中非常有希望通过提高负极材料的比容量来提高锂离子电池的能量密度。锂离子电池负极材料的研究对于动力型锂离子的电池的研发至关重要。目前商业化的负极材料主要是石墨负极材料，其中石墨化中间相碳微球具有紧密的堆积，可以提高能量锂离子电池的能量密度，此外其表面光滑，减少了副反应的发生，提高了首次充放电效率，但石墨作为负极材料的理论克容量为372mAh，已经不能满足人们对于高能量密度锂离子电池的要求。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法，目的是提高储锂位点，可以保持碳微球的球形形貌以及不破坏石墨化程度，同时又提高材料的比容量。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高比容量的锂离子电池负极材料，所述负极材料包括石墨化中间相碳微球，石墨化中间相碳微球的表面被撑开形成紧密相连的片层结构。
本发明还提供所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，所述制备方法是将石墨化中间相碳微球加入碱液中混匀反应，之后依次经烘烤、保护气氛围下热处理、冷却、酸洗及水洗后，烘干制得。
所述碱液的配制方法是将强碱加入去离子水中搅拌溶解，强碱与去离子水的质量体积比为30～100g：5～20mL。
所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或两种。
所述石墨化中间相碳微球与强碱的质量比为1～15：30～100。
所述烘烤的温度为30～80℃，烘烤的时间为5～80h。
所述保护气氛围下热处理的保护气为氩气、氮气、氦气的一种或多种的混合气体，气体流量为20～200mL/min。
所述热处理的条件是以1～15℃/min的升温速率从室温升温至550～1200℃，保温时间为30～180min。
所述冷却是自然降温至室温。
所述酸洗采用稀盐酸清洗，稀盐酸的质量浓度为1～20％。稀盐酸的配制方法为：计算去离子水和分析纯浓盐酸的质量比，使用烧杯称取浓盐酸，之后将去离子水加入烧杯中搅拌混合配制成所需的稀盐酸。
本发明的制备方法的主要过程是对石墨化中间相碳微球与氢氧化钾、氢氧化钠碱液进行混合，通过高温使碱浸润石墨化中间相碳微球，保护气氛下高温热处理，碱活化石墨化中间相碳微球，使石墨化中间相碳微球表面形成片层结构同时能保持良好的球形形貌。球形形貌使得材料任保持原有的堆积密度，片层结构增加石墨化中间相碳微球表面的储锂位点，提高材料的比容量。层球球形石墨化中间相碳微球可以保持碳微球的球形形貌以及不破坏石墨化程度，同时又增加材料的比容量。
本发明的片层球球形石墨化中间相碳微球锂离子电池负极材料，具有片层结构，以及球形形貌。
本发明的有益效果：本发明通过片层球球形石墨化中间相碳微球被碱活化碳层被打开形成紧密相连的片层结构，有利于电解液的浸入以及锂离子的传输，片层结构为锂离子提够了更加多的储锂位点，提高了材料的比容量。同时石墨化中间相碳微球任保持球形形貌，确保材料的堆积密度。碱的活化不会降低石墨的结晶度，从而增加了电池内阻，材料任具有较低电压平台。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明的片层球球形石墨化中间相碳微球SEM图；
图2是本发明使用的石墨化中间相碳微球原料和可控氧化的石墨化中间相碳微球的充放电曲线图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
实施例1
称取氢氧化30g，氢氧化钠30g，之后置于烧杯中，加入10mL去离子水进行搅拌溶解。称取10g石墨化中间相碳微球加入到上述得到的碱液中，混合均匀。将含有上述混合物的烧杯置于60℃烤箱中烘烤24h后，将混合物置于不锈钢管式炉中。通入氩气作为保护气，气体流量为50mL/min，以2℃/min的升温速率从室温升温至700℃，保温120min，然后自然降温至室温，从而得到热处理产物。使用质量百分比5％的稀盐酸洗涤3次后，再用大量去离子水清洗干净，烘干。得产物。
片层球球形石墨化中间相碳微球如图1所示。从图中可以看出，经过碱液活化后，中间相碳微球仍然保持着球形的结构。石墨层被打开形成紧密的片层结构。
以片层球球形石墨化中间相碳微球为负极，CMC+SBR为粘结剂，SP为导电剂，片层球球形石墨化中间相碳微球：CMC：SBR：SP质量比为83:6:1:10制成浆料涂覆于铜箔中作为负极，以金属锂片作为对电极，组装成扣式电池。扣式电池在100mA/g的电流密度下进行测试。
由图2可以看出，首次放电曲线平台较高，在随后的第二次和第五次放电曲线平台和石墨化中间相碳微球一样具有降低的平台，仍是石墨的嵌锂平台，同时，比容量已达到450mAh以上，超过石墨的理论比容量372mAh。
实施例2
称取氢氧化10g，氢氧化钠20g，之后置于烧杯中，加入10mL去离子水进行搅拌溶解。称取10g石墨化中间相碳微球加入到碱液中，混合均匀。将含有上述混合物的烧杯置于60℃烤箱中烘烤24h后，将混合物置于不锈钢管式炉中。通入氩气作为保护气，气体流量为50mL/min，以5℃/min的升温速率从室温升温至600℃，保温180min，然后自然降温至室温，从而得到热处理产物。使用质量百分比为5％的稀盐酸洗涤3次后，再用大量去离子水清洗干净，烘干。得产物。
实施例3
称取氢氧化10g，氢氧化钠20g，之后置于烧杯中，加入10mL去离子水进行搅拌溶解。称取10g石墨化中间相碳微球加入到碱液中，混合均匀。将含有上述混合物的烧杯置于60℃烤箱中烘烤24h后，将混合物置于不锈钢管式炉中。通入氩气作为保护气，气体流量为50mL/min，以5℃/min的升温速率从室温升温至1000℃，保温180min，然后自然降温至室温，从而得到热处理产物。使用质量百分比为10％的稀盐酸洗涤3次后，再用大量去离子水清洗干净，烘干。得产物。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高比容量的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述负极材料包括石墨化中间相碳微球，石墨化中间相碳微球的表面被撑开形成紧密相连的片层结构。
2.根据权利要求1所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法是将石墨化中间相碳微球加入碱液中混匀反应，之后依次经烘烤、保护气氛围下热处理、冷却、酸洗及水洗后，烘干制得。
3.根据权利要求2所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述碱液的配制方法是将强碱加入去离子水中搅拌溶解，强碱与去离子水的质量体积比为30～100g：5～20mL。
4.根据权利要求3所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或两种。
5.根据权利要求2所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨化中间相碳微球与强碱的质量比为1～15：30～100。
6.根据权利要求2所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述烘烤的温度为30～80℃，烘烤的时间为5～80h。
7.根据权利要求2所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述保护气氛围下热处理的保护气为氩气、氮气、氦气的一种或多种的混合气体，气体流量为20～200mL/min。
8.根据权利要求2所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的条件是以1～15℃/min的升温速率从室温升温至550～1200℃，保温时间为30～180min。
9.根据权利要求2所述高比容量的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述酸洗采用稀盐酸清洗，稀盐酸的质量浓度为1～20％。
CN201910075885.4A 2019-01-25 2019-01-25 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法 Pending CN109809385A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910075885.4A CN109809385A (zh) 2019-01-25 2019-01-25 一种高比容量的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
CN201910075885.4A CN109809385A (zh) 2019-01-25 2019-01-25 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109809385A true CN109809385A (zh) 2019-05-28

Family

ID=66605369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910075885.4A Pending CN109809385A (zh) 2019-01-25 2019-01-25 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109809385A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111224189A (zh) * 2020-01-16 2020-06-02 东莞理工学院 一种基于废旧锂离子电池负极材料的活化碳微球电极材料及其制备和应用
CN112713270A (zh) * 2020-11-19 2021-04-27 宁波杉杉新材料科技有限公司 一种快充石墨负极材料的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1985340A (zh) * 2004-07-09 2007-06-20 大阪瓦斯株式会社 双电层电容器用活性炭、双电层电容器用活性炭电极以及使用它的双电层电容器
CN101700885A (zh) * 2009-11-04 2010-05-05 大连理工大学 一种高比表面积活性炭的制备方法
CN102820137A (zh) * 2012-09-11 2012-12-12 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种高活性TiO2纳米管/中间相炭微球复合材料及其制备方法和其应用
CN104098078A (zh) * 2013-04-07 2014-10-15 中国科学院长春应用化学研究所 活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器
CN105336953A (zh) * 2015-09-30 2016-02-17 广西师范大学 一种表面可控氧化的石墨化中间相碳微球负极材料及其制备方法
CN106115697A (zh) * 2016-06-27 2016-11-16 西安交通大学 一种表面富含花瓣状石墨烯的活性炭的制备方法
CN106941167A (zh) * 2017-04-17 2017-07-11 中航锂电（洛阳）有限公司 一种锂离子电池多孔复合负极材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1985340A (zh) * 2004-07-09 2007-06-20 大阪瓦斯株式会社 双电层电容器用活性炭、双电层电容器用活性炭电极以及使用它的双电层电容器
CN101700885A (zh) * 2009-11-04 2010-05-05 大连理工大学 一种高比表面积活性炭的制备方法
CN102820137A (zh) * 2012-09-11 2012-12-12 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种高活性TiO2纳米管/中间相炭微球复合材料及其制备方法和其应用
CN104098078A (zh) * 2013-04-07 2014-10-15 中国科学院长春应用化学研究所 活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器
CN105336953A (zh) * 2015-09-30 2016-02-17 广西师范大学 一种表面可控氧化的石墨化中间相碳微球负极材料及其制备方法
CN106115697A (zh) * 2016-06-27 2016-11-16 西安交通大学 一种表面富含花瓣状石墨烯的活性炭的制备方法
CN106941167A (zh) * 2017-04-17 2017-07-11 中航锂电（洛阳）有限公司 一种锂离子电池多孔复合负极材料及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111224189A (zh) * 2020-01-16 2020-06-02 东莞理工学院 一种基于废旧锂离子电池负极材料的活化碳微球电极材料及其制备和应用
CN112713270A (zh) * 2020-11-19 2021-04-27 宁波杉杉新材料科技有限公司 一种快充石墨负极材料的制备方法
CN112713270B (zh) * 2020-11-19 2022-04-29 宁波杉杉新材料科技有限公司 一种快充石墨负极材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104518209A (zh) 一种锂离子电池硅复合材料及其制备方法
CN105206801A (zh) 一种锂离子电池用硅碳复合负极材料的制备方法
CN108183213B (zh) 一种三氧化二铁/碳/碳纳米管锂离子电池负极材料的制备方法
CN107221654A (zh) 一种三维多孔鸟巢状硅碳复合负极材料及其制备方法
CN112421044B (zh) 核壳结构硫正极材料、制备方法以及在锂硫电池中的应用
CN108666543A (zh) 一种海海绵状C-SiC复合材料及其制备方法
CN108899541B (zh) 一种硅酸镁锂包覆改性钛酸锌锂负极材料及其制备方法
CN110429265A (zh) 一种锂离子电池用MEG/Si/C复合负极材料及其制备方法
CN105702956A (zh) 一种钠离子电池负极材料及其制备方法
CN110504424A (zh) 一种多孔球状磷化二铁锂离子电池负极材料及其制备方法
CN105990560A (zh) 氧化铁多孔纳米棒阵列电极材料及其制备方法
CN109809385A (zh) 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法
CN108400296A (zh) 异质元素掺杂四氧化三铁/石墨烯负极材料
CN103274385A (zh) 一种锂离子电池负极材料碳微球及其制备方法
CN107240685A (zh) 一种三氟化铁/六氟铁酸锂复合正极材料、制备及其应用
CN104466182A (zh) 一种氮掺杂纳米碳包覆/氧化改性石墨复合材料及其制备方法
CN107946548A (zh) 储锂铁氧化物与碳复合的锂离子电池负极材料的制备方法
CN106531966B (zh) 纳米Cu@CuO材料制备方法及其在锂离子电池中应用
CN108847481A (zh) 一种高性能锂离子电池用碳包覆多孔三氧化二锰立方体负极材料的制备及应用
CN112687861B (zh) 一种硅氧化物及其制备方法和应用
CN105390679B (zh) 一种电容型锂离子电池正极复合材料及其制备方法
CN112018360B (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法及锂离子电池
CN111740083B (zh) 一种碳包覆多孔Co3O4微球的锂离子电池负极材料及其制法
CN107910540A (zh) 一种碳硅负极材料的制备方法和锂离子电池
CN107425184A (zh) 一种硅‑多孔碳电极材料及其制备方法和应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190528