CN110212184A - 一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法 - Google Patents

一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110212184A
CN110212184A CN201910479014.9A CN201910479014A CN110212184A CN 110212184 A CN110212184 A CN 110212184A CN 201910479014 A CN201910479014 A CN 201910479014A CN 110212184 A CN110212184 A CN 110212184A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon negative
lithium ion
negative electrode
prelithiation
electrode material
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
CN201910479014.9A
Other languages
English (en)
Inventor
戴涛
王叶
刘双双
付健
龙伟
朱亚锋
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 Keda New Materials Co Ltd
Original Assignee
Anhui Keda New Materials 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 Anhui Keda New Materials Co Ltd filed Critical Anhui Keda New Materials Co Ltd
Priority to CN201910479014.9A priority Critical patent/CN110212184A/zh
Publication of CN110212184A publication Critical patent/CN110212184A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01M4/362—Composites
    • 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
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，涉及锂离子电池技术领域。该锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，按以下步骤具体进行：准备碳酸锂粉末1‑10％、碳负极材料90‑99％；将碳酸锂粉末和溶剂加入到球磨机中进行液相球磨打碎，得到100nm～1000nm的细粉；将碳负极材料加入球磨机搅拌分散，得到分散性较好的石墨混合碳酸锂粉末的浆料；选用纱网将浆料中的氧化锆球去除，得到一致性较好的粉体浆料；将粉体浆料用喷雾干燥进行干燥处理，得到预锂化的石墨负极材料。本发明通过球磨设备进行液相球磨制备出纳米级别的碳酸锂，再通过球磨分散可以得到各项同性石墨混合碳酸锂材料，从而制得一定预锂化程度的石墨材料，此法得到的产品一致性好，且容易产业化。

Description

一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，涉及一种石墨化锂离子电池负极材料的预锂化方法，具体涉及一种采用液相包覆的方法对锂离子电池碳负极材料进行预锂化的方法，尤其涉及一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法。
背景技术
近年来，随着手机、电脑、数码相机等电子产品的快速发展，人们对高能量、高功率密度锂离子电池的要求也是越来越高。石墨化碳锂电池负极材料因具有可逆容量高和稳定性好在锂电池负极材料上得到了广泛应用。锂离子电池在首次充电过程中，锂离子会从正极脱嵌并嵌入负极中，放电过程锂离子处于一个相反的过程。在首次的充电和放电过程中，通常锂离子电池正极材料会有5％～15％的容量衰减，主要是由于负极材料表面SEI膜的形成，造成了一部分离子的消耗。虽然SEI膜的形成有利于锂离子电池的循环稳定性，但与此同时也降低了锂离子电池的容量和首次效率。因此，如何弥补在SEI膜形成过程中消耗的锂离子，一直是锂电行业的产品的开发目标。
目前，已报道的锂离子电池负极材料的预锂化方法主要有以下几种：
(1)掺杂预锂化。此法一般是将锂金属粉末与负极石墨材料、导电剂、粘结剂以及溶液一起混合形成稳定的浆料，再涂覆在导电铜箔上制成电极。该法虽然制备工艺比较简单，但缺点十分明显，其存在补偿量难控制和混浆不均匀等一列问题。
(2)接触预锂化。此法是通过将金属锂粉末或锂片紧贴在制好的负极片上，在电解液的浸润下，通过机械加压的方式促进负极片上石墨的锂化。该法的优点就是能很好控制负极材料的预锂化程度，但规模化生产较为困难。
(3)电化学预锂化。电化学预锂化是最为常用的预锂化方法，一般是用二电极方法将制好的负极石墨片和锂金属连通后再放入含有锂盐的电解液中，电化学预锂化可以通过控制电压大小来调控负极材料的嵌锂量，但此法制备过程较为繁琐，不利于产业化生产。
(4)化学预锂化。此法一般通过浸泡(丁基锂等)或水热(Li2S等)等化学反应过程来达到负极材料的预锂化。该法锂补偿量十分有限，且制备出的负极材料在后续加工中会出现吸水或与一些添加剂反应等方面的问题，不利用电芯的加工。
因此，现有的预锂化技术仍存在预锂化工艺复杂，产品一致性差，规模化生产困难等一系列的问题，需要进一步对现有工艺进行改进。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，本发明是通过球磨设备，用液相球磨的方法制备出纳米级别的碳酸锂，再通过球磨分散可以得到各项同性石墨混合碳酸锂材料，从而可以制得一定预锂化程度的石墨材料，此法得到的产品一致性好，且容易产业化生产。
为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下：
本发明目的在于提供一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，按以下步骤具体进行：
(1)配料：准备碳酸锂粉末1-10％、碳负极材料90-99％；
(2)高速球磨打碎：将碳酸锂粉末和溶剂加入到球磨机中进行液相球磨打碎，得到100nm～1000nm的细粉；
(3)低速球磨分散：将碳负极材料加入步骤(1)所述球磨机，进行充分搅拌分散，得到分散性较好的石墨混合碳酸锂粉末的浆料；
(4)过滤：选用纱网将步骤(2)中浆料中的氧化锆球去除，得到一致性较好的粉体浆料；
(5)喷雾干燥：将步骤(3)中得到的粉体浆料用喷雾干燥进行干燥处理，得到预锂化的石墨负极材料。
优选地，所述球磨机中氧化锆球的直径为0.1mm。
优选地，所述步骤(2)中，所述溶剂为去离子水或无水乙醇。
优选地，所述步骤(2)中，所述球磨机的转速为2000～3000转/分钟。
优选地，所述步骤(2)中，所述高速球磨打碎时间为5～7h。
优选地，所述步骤(3)中，所述石墨为人造石墨、天然石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。
优选地，所述步骤(3)中，所述球磨机的转速为500～1000转/分钟。
优选地，所述步骤(3)中，所述低速球磨分散时间为1～4h。
优选地，所述步骤(4)中，所述纱网为100～300目。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
1)采用液相球磨的方法，在高速分散球磨的条件下能够将碳酸锂粉碎至粒径为纳米级，使预锂化过程更容易均匀地在负极材料中进行。
2)本发明，采用球磨分散的方法，将纳米级别的碳酸锂均匀的分散在石墨粉体中，制得的石墨负极材料具有较高的比容量、较高的首次放电效率及优异的循环性能。
3)本发明的制备工艺十分简单、规模化生产易于实现；本发明制备方法包括高速球磨打碎、低速球磨分散、过滤、喷雾干燥等步骤，整个预锂化工艺十分简单，易于实现，制得的石墨负极材料的一致性好，可以有效地提高人造石墨或天然石墨的首次放电效率，值得进行市场推广。
附图说明
图1为本发明制备得到的锂离子电池预锂化碳负极材料的SEM图，图中显示颗粒表面包覆了一层稍显粗糙的碳酸锂粉末；
图2为本发明制备的锂离子电池预锂化碳负极材料的首次充放电曲线，图中显示首次放电容量为358mAh/g；
图3为本发明制备得到的锂离子电池预锂化碳负极材料的循环图，图中显示500周后容量可保持95％以上。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法的特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。
下面就通过这个给出的实施例来对本发明所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法进行示例性说明。
本实施例所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，按以下步骤具体进行：
(1)配料：准备碳酸锂粉末1-10％、碳负极材料90-99％；
(2)高速球磨打碎：将碳酸锂粉末和溶剂加入到球磨机中进行液相球磨打碎，得到100nm～1000nm的细粉；
(3)低速球磨分散：将碳负极材料加入步骤(1)所述球磨机，进行充分搅拌分散，得到分散性较好的石墨混合碳酸锂粉末的浆料；
(4)过滤：选用纱网将步骤(2)中浆料中的氧化锆球去除，得到一致性较好的粉体浆料；
(5)喷雾干燥：将步骤(3)中得到的粉体浆料用喷雾干燥进行干燥处理，得到预锂化的石墨负极材料。
上述实施例的方法步骤中，所述球磨机中氧化锆球的直径为0.1mm。所述步骤(2)中所用的溶剂为去离子水或无水乙醇。所述步骤(2)中的球磨机的转速为2000～3000转/分钟。所述步骤(2)中的高速球磨打碎时间为5～7h。所述步骤(3)中的石墨为人造石墨、天然石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。所述步骤(3)中的球磨机的转速为500～1000转/分钟。所述步骤(3)中的低速球磨分散时间为1～4h。所述步骤(4)中的过滤纱网为100～300目。
下表为上述实施例制得的预锂化的石墨负极材料以及普通原方法典型石墨负极材料的性能表。
从上表中可以看出，本发明实施例制备的预锂化石墨负极材料的首次效率以及循环保持率明显由于普通原方法典型石墨负极材料。

Claims (9)

1.一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，包括以下步骤：
(1)配料：准备碳酸锂粉末1-10％、碳负极材料90-99％；
(2)高速球磨打碎：将碳酸锂粉末和溶剂加入到球磨机中进行液相球磨打碎，得到100nm～1000nm的细粉；
(3)低速球磨分散：将碳负极材料加入步骤(1)所述球磨机，进行充分搅拌分散，得到分散性较好的石墨混合碳酸锂粉末的浆料；
(4)过滤：选用纱网将步骤(2)中浆料中的氧化锆球去除，得到一致性较好的粉体浆料；
(5)喷雾干燥：将步骤(3)中得到的粉体浆料用喷雾干燥进行干燥处理，得到预锂化的石墨负极材料。
2.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述球磨机中氧化锆球的直径为0.1mm。
3.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(2)中所用的溶剂为去离子水或无水乙醇。
4.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(2)中的球磨机的转速为2000～3000转/分钟。
5.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(2)中的高速球磨打碎时间为5～7h。
6.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(3)中的石墨为人造石墨、天然石墨、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(3)中的球磨机的转速为500～1000转/分钟。
8.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(3)中的低速球磨分散时间为1～4h。
9.根据权利要求1所述锂离子电池碳负极材料的预锂化方法，其特征在于：所述步骤(4)中的过滤纱网为100～300目。
CN201910479014.9A 2019-06-04 2019-06-04 一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法 Pending CN110212184A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910479014.9A CN110212184A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910479014.9A CN110212184A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110212184A true CN110212184A (zh) 2019-09-06

Family

ID=67790513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910479014.9A Pending CN110212184A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110212184A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111584873A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 大连中比能源科技有限公司 一种改性石墨负极材料及其制备方法与应用
CN114899358A (zh) * 2022-05-20 2022-08-12 江西安驰新能源科技有限公司 一种锂化石墨负极及其制备方法
CN116281996A (zh) * 2023-03-27 2023-06-23 青岛洛唯新材料有限公司 高层间距石墨的制备方法及高层间距石墨、负极、锂电池

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202564478U (zh) * 2012-04-11 2012-11-28 深圳市翔丰华科技有限公司 锂离子电池负极用碳微球
US20160218351A1 (en) * 2014-11-20 2016-07-28 Ut-Battelle, Llc Lithiated and passivated lithium ion battery anodes
CN106058168A (zh) * 2016-02-03 2016-10-26 万向A二三系统有限公司 一种预锂化锂离子二次电池正极材料
CN107819113A (zh) * 2017-09-22 2018-03-20 深圳市比克动力电池有限公司 一种补锂添加剂及其制备方法和应用
CN108448114A (zh) * 2017-02-16 2018-08-24 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种锂离子电池软碳负极材料及其制备方法
US20180269483A1 (en) * 2017-03-20 2018-09-20 North Carolina Agricultural And Technical State University Prelithiated silicon particles for lithium ion batteries
CN109411717A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 华南理工大学 一种具有高可逆容量的经预锂化的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
CN202564478U (zh) * 2012-04-11 2012-11-28 深圳市翔丰华科技有限公司 锂离子电池负极用碳微球
US20160218351A1 (en) * 2014-11-20 2016-07-28 Ut-Battelle, Llc Lithiated and passivated lithium ion battery anodes
CN106058168A (zh) * 2016-02-03 2016-10-26 万向A二三系统有限公司 一种预锂化锂离子二次电池正极材料
CN108448114A (zh) * 2017-02-16 2018-08-24 天津市贝特瑞新能源科技有限公司 一种锂离子电池软碳负极材料及其制备方法
US20180269483A1 (en) * 2017-03-20 2018-09-20 North Carolina Agricultural And Technical State University Prelithiated silicon particles for lithium ion batteries
CN107819113A (zh) * 2017-09-22 2018-03-20 深圳市比克动力电池有限公司 一种补锂添加剂及其制备方法和应用
CN109411717A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 华南理工大学 一种具有高可逆容量的经预锂化的负极材料及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIE ZHAO等: "Dry-air-stable lithium silicide–lithium oxide", 《NATURE COMMUNICATIONS》 *
S.S.ZHANG等: "Effect of Li2CO3-coating on the performance of natural graphite in Li-ion battery", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 *
刘书武: "锂离子电池负极材料—低温碳化微球的制备及其改性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅱ辑)》 *
曾贵玉: "《中国工程物理研究院科技丛书 微纳米含能材料》", 31 May 2015, 国防工业出版 *
朱亮等: "锂离子电池预锂化技术的研究现状", 《电池》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111584873A (zh) * 2020-05-26 2020-08-25 大连中比能源科技有限公司 一种改性石墨负极材料及其制备方法与应用
CN111584873B (zh) * 2020-05-26 2021-09-14 大连中比能源科技有限公司 一种改性石墨负极材料及其制备方法与应用
CN114899358A (zh) * 2022-05-20 2022-08-12 江西安驰新能源科技有限公司 一种锂化石墨负极及其制备方法
CN114899358B (zh) * 2022-05-20 2023-06-27 江西安驰新能源科技有限公司 一种锂化石墨负极及其制备方法
CN116281996A (zh) * 2023-03-27 2023-06-23 青岛洛唯新材料有限公司 高层间距石墨的制备方法及高层间距石墨、负极、锂电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102239750B1 (ko) 마이크로캡슐 타입 규소-탄소 복합물 네가티브 전극 물질, 및 이의 제조 방법 및 이의 용도
CN105140521B (zh) 一种锂电池负极浆料的制备方法
CN105731427B (zh) 一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
CN105932233B (zh) 一种锂离子电池富锂锰基正极材料的制备方法
CN103199258A (zh) 锂离子电池正极材料、正极制备方法及锂离子电池
CN102195036B (zh) 一种表面改性的石墨化中间相炭微粉及其制备方法
CN104393262A (zh) 一种碳复合负极材料及其制备方法和包含其的锂离子电池
CN103811718A (zh) 一种石墨烯基复合负极材料的制备方法及制得的负极材料和锂离子电池
CN107910506B (zh) 一种NaCl改性石墨烯网包覆β-FeOOH锂离子电池负极材料的制备方法
CN110212184A (zh) 一种锂离子电池碳负极材料的预锂化方法
CN110137449A (zh) 一种锂离子电池改性负极材料及其改性方法
CN102983317A (zh) 硅基复合材料及其制备方法、硅碳复合材料、锂离子电池
CN105552331A (zh) 铁钴氧化物/石墨烯复合材料及其制备方法和应用
CN105047919B (zh) 一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法
CN114044513A (zh) 功率型锂离子电池用煤基石墨/碳复合负极材料的制备方法
CN107681130A (zh) 一种固体电解质的锂硫电池正极材料的制备方法
CN102790204A (zh) 一种硅碳锂离子电池负极材料的制备方法
CN108565429A (zh) 一种钠离子电池负极材料NaFeS2/C复合材料的制备方法
CN114620707A (zh) 一种长循环锂离子电池负极材料的制备方法
CN105047928A (zh) 一种高振实密度的石墨负极材料及其制备方法
CN104993110A (zh) 一种锂离子电池用复合负极材料的制备方法
CN108269967A (zh) 一种锂离子电池石墨烯/硅复合材料的制备方法
CN105047917A (zh) 一种磷酸铁锂电池正极材料的制备方法
CN108075127A (zh) 一种镍磷基钠离子电池负极复合材料及其制备方法和应用
CN105633349A (zh) 锂离子电池负极片及其制备方法以及锂离子电池

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

Application publication date: 20190906