CN113363443A - 一种预锂改性石墨负极材料、其制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是涉及一种预锂改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：先将锂化物均匀分散于改性剂中，得到含锂化物的改性剂，再将含锂化物的改性剂和石墨混合均匀得到混合物，再将混合物通过炭化烧结，经过筛分处理得到预锂改性石墨；本发明的制备方法工艺简单，可利用行业现有的石墨改性包覆工艺设备，无需太多新增设备投资，操作简单，容易实现生产；本发明所制得的预锂改性石墨负极材料具有良好的电化学性能，相比传统人造石墨或改性石墨，其首次充放电效率高出2％‑4％。

Description

一种预锂改性石墨负极材料、其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是涉及一种预锂改性石墨负极材料、其制备方法及其应用。
背景技术
锂离子电子因具有较高能量密度、长循环性能、较高的电位窗口等特点被广泛应用于动力汽车、数码电子、机电设备等人们日常生活领域，但随着产品的迭代更新，人们对锂离子电池的性能要求也越来越高，要求需要具有更高能量密度和动力学性能。
锂离子电池负极石墨材料在首次充放电过程中会不可逆的消耗部分锂离子形成SEI膜，导致电池首效降低，从而降低锂离子电池的能量密度，因此提高石墨负极材料首效性能，可以有利于提升锂电池能量密度。
预锂化方法是目前改善首效主要方式之一，常见的有极片预锂化和在负极材料制备时进行预锂化等两种方式。现有技术报道了采用含有阴离子自由基锂化试剂对石墨电极进行预锂化，来提高石墨电极的首次充放电效率。现有技术报道了一种将石墨材料和含有金属锂的具有共轭大π键的有机溶剂混合浸渍，然后经过后续处理得到预锂化的石墨负极材料，从而提高石墨材料的首次充放电效率。
现在人们对锂离子电池不仅要求具有更高的能量密度，也要求具有更好的动力学性能，特别是在一些高端数码和大功率电子设备方面，对动力学性能要求更高。当前行业中对于石墨负极材料，主要采用通过对石墨材料进行碳层包覆的方式来改善其动力学性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种预锂改性石墨负极材料，既保持改性石墨材料的动力学性能又提高材料的首次充放电效率。
本发明还提供一种预锂改性石墨负极材料的制备方法及其应用，可通过行业现有的包覆改性工艺设备来完成，减少资金投入，容易快速实现生产。
本发明采用如下技术方案：
一种预锂改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锂化物均匀分散到改性剂中，得到混合物A；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物A加入石墨中，混合均匀得到混合物B；
(3)将步骤(2)制备得到的混合物B在惰性气体条件下，加热至800-1300℃进行炭化，然后自然冷却至室温，经过筛网筛分得到的筛下物即为预锂改性石墨材料。
对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，所述锂化物为有机锂化物或无机锂化物的一种或多种的混合物；所述改性剂为树脂、沥青或其他富含碳的高分子聚合物中的一种或多种混合物改性剂。
对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，根据改性剂种类，所述分散的方式为液相溶解分散或固相混合搅拌分散中的一种。
对上述技术方案的进一步改进为，所述锂化物的加入质量为步骤(2)中石墨质量的0.5％-10％；所述改性剂的加入质量为步骤(2)中石墨质量的1％-40％。
对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(2)中，所述混合的设备为VC混料机或融合机中的一种。
对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(3)中，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气的一种或一种以上混合气体。
对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(3)中，所述加热的速率小于10℃/min，炭化温度为800-1300℃，炭化时间2-6h，所述室温为小于或等于60℃。
对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(3)中，所述筛网为大于或等于325目的筛网。
一种预锂改性石墨负极材料，所述预锂改性石墨负极材料使用上述制备方法制得。
一种预锂改性石墨负极材料的应用，所述预锂改性石墨负极材料用于锂离子电池负极材料。
本发明的有益效果为：
本发明通过对石墨材料进行碳包覆改性的同时引入含锂物质，从而得到预锂改性石墨负极材料。本发明制得的预锂改性石墨材料既保持改性石墨材料的动力学性能又提高材料的首次充放电效率，相比其他石墨材料首效改善提高2％-4％。另一方面，本发明在实施过程中可通过行业现有的包覆改性工艺设备来完成，减少资金投入，容易快速实现生产。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明技术方案进行详细具体的举例描述，以下实施例只是本发明技术方案的其中一部分，按照本发明技术方案进行的其他实施例均属于本发明范围内。
一种预锂改性石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将锂化物均匀分散到改性剂中，得到混合物A；(2)将步骤(1)制备得到的混合物A加入石墨中，混合均匀得到混合物B；(3)将步骤(2)制备得到的混合物B在惰性气体条件下，加热至800-1300℃进行炭化，然后自然冷却至室温，经过筛网筛分得到的筛下物即为预锂改性石墨材料。
步骤(1)中，所述锂化物为有机锂化物或无机锂化物的一种或多种混合物；所述改性剂为常规改性石墨所用的树脂、沥青或是其他富含碳的高分子聚合物的一种或多种混合物改性剂。
步骤(1)中，所述分散方式可根据改性剂种类选择，可以是液相溶解分散或固相混合搅拌分散。
步骤(1)中，所述锂化物加入量为步骤(2)中石墨质量的0.5％-10％；所述改性剂加入质量为步骤(2)中石墨质量的1％-40％。
步骤(2)中，所述混合所用设备为常规的物料混合设备，优选VC混料机或融合机。
步骤(3)中，所述使用的惰性气体为氮气、氩气或氦气的一种或一种以上混合气体。
步骤(3)中，加热时的升温速率0.1-10℃/min；炭化温度为800-1300℃，炭化时间2-6h；所述室温为小于等于60℃。
步骤(3)中，所述筛网为大于或等于325目筛网。
本发明提供一种新的预锂方式，在石墨改性包覆的同时进行预锂掺杂，一步制备出预锂改性石墨；预锂改性石墨在保持动力学性能的同时提高首次充放电效率；能在现有的包覆工艺设备上直接操作，工艺简单，容易实施。
实施例1
将碳酸锂和沥青与石墨按3:5:100的质量比，先将碳酸锂和沥青加入低速混合机中，以100rpm转速混料10min，得到混合均匀的混合物A；然后将混合物A和石墨加入高速混合机中，以600rpm转速混料60min，得到混合物B；将混合物B置于氮气气体保护下，以5℃/min升温速率升温到1000℃并保温3h，然后自然冷却至室温30℃，取出样品用325目筛网筛分，筛下物即为预锂改性石墨。
实施例2
将醋酸锂和酚醛树脂与石墨按2:8:100的质量比，先将醋酸锂和酚醛树脂加入低速混合机中，以100rpm转速混料10min，得到混合均匀的混合物A；然后将混合物A和石墨加入高速混合机中，以500rpm转速混料40min，得到混合物B；将混合物B置于氮气气体保护下，以3℃/min升温速率升温到1100℃并保温3h，然后自然冷却至室温30℃，取出样品用325目筛网筛分，筛下物即为预锂改性石墨。
实施例3
将草酸锂和蔗糖与石墨按5:18:100的质量比，先将草酸锂和沥青加入低速混合机中，以50rpm转速混料10min，得到混合均匀的混合物A；然后将混合物A和石墨加入高速混合机中，以400rpm转速混料30min，得到混合物B；将混合物B置于氮气气体保护下，以3℃/min升温速率升温到900℃并保温3h，然后自然冷却至室温30℃，取出样品用325目筛网筛分，筛下物即为预锂改性石墨。
对比实施例1
将沥青与石墨按5:100的质量比，沥青和石墨加入高速混合机中，以600rpm转速混料60min，得到混合物；将混合物置于氮气气体保护下，以5℃/min升温速率升温到1000℃并保温3h，然后自然冷却至室温30℃，取出样品用325目筛网筛分，筛下物为改性石墨。
对比实施例2
将酚醛树脂与石墨按8:100的质量比，将酚醛树脂和石墨加入高速混合机中，以500rpm转速混料40min，得到混合物；将混合物置于氮气气体保护下，以3℃/min升温速率升温到1100℃并保温3h，然后自然冷却至室温30℃，取出样品用325目筛网筛分，筛下物即为改性石墨。
对比实施例3
将蔗糖与石墨按18:100的质量比，蔗糖和石墨加入高速混合机中，以400rpm转速混料30min，得到混合物；将混合物置于氮气气体保护下，以3℃/min升温速率升温到900℃并保温3h，然后自然冷却至室温30℃，取出样品用325目筛网筛分，筛下物即为改性石墨。
对实施例1-3和对比实施例1-3所制得的石墨负极材料组装成CR2032型扣式电池进行电化学性能测试，测试结果如表1。
表1
Figure BDA0003113235350000051
Figure BDA0003113235350000061
上述电化学性能测试采用CR2032型扣式电池测试方法，将石墨活性材料：SP：CMC：SBR按95:1:1:2的配比混合制成浆料，用铜箔为集流体，以金属锂为对电极，组装成半电池进行测试。
实施例和对比实施例测试结果表明，本发明的预锂改性石墨负极材料和常规改性石墨负极材料容量相当甚至更优，首次充放电效率均高出2％-4％。
对于本发明而言，上述实施例只是本发明中列举的示范性例子进行描述说明，并非限制于上述实施例方式，其他以本发明权利要求或相似特征情况下实现的实验结果均属于本发明内。

Claims (10)

1.一种预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将锂化物均匀分散到改性剂中，得到混合物A；
(2)将步骤(1)制备得到的混合物A加入石墨中，混合均匀得到混合物B；
(3)将步骤(2)制备得到的混合物B在惰性气体条件下，加热至800-1300℃进行炭化，然后自然冷却至室温，经过筛网筛分得到的筛下物即为预锂改性石墨材料。
2.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述锂化物为有机锂化物或无机锂化物的一种或多种的混合物；所述改性剂为树脂、沥青或其他富含碳的高分子聚合物中的一种或多种混合物改性剂。
3.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，根据改性剂种类，所述分散的方式为液相溶解分散或固相混合搅拌分散中的一种。
4.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述锂化物的加入质量为步骤(2)中石墨质量的0.5％-10％；所述改性剂的加入质量为步骤(2)中石墨质量的1％-40％。
5.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述混合的设备为VC混料机或融合机中的一种。
6.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气的一种或一种以上混合气体。
7.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述加热的速率小于10℃/min，炭化温度为800-1300℃，炭化时间2-6h，所述室温为小于或等于60℃。
8.根据权利要求1所述预锂改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述筛网为大于或等于325目的筛网。
9.一种预锂改性石墨负极材料，其特征在于，所述预锂改性石墨负极材料使用如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种预锂改性石墨负极材料的应用，其特征在于，所述预锂改性石墨负极材料用于锂离子电池负极材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114497480A (zh) * 2021-12-31 2022-05-13 深圳市翔丰华科技股份有限公司 锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140315100A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Yanbo Wang Rechargeable lithium-sulfur battery having a high capacity and long cycle life
CN107959010A (zh) * 2017-11-14 2018-04-24 中航锂电（洛阳）有限公司 一种石墨复合材料及其制备方法
CN108232175A (zh) * 2018-02-06 2018-06-29 安徽科达铂锐能源科技有限公司 一种锂离子电池用石墨/钛酸锂复合负极材料及制备方法
CN108832091A (zh) * 2018-06-11 2018-11-16 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种长循环改性石墨基复合材料、其制备方法及包含该材料的锂离子电池
CN111554910A (zh) * 2020-05-19 2020-08-18 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料及制备方法和锂电池
CN112563473A (zh) * 2020-12-28 2021-03-26 山东天瀚新能源科技有限公司 阳极材料、阳极极片、制备方法、应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140315100A1 (en) * 2013-04-22 2014-10-23 Yanbo Wang Rechargeable lithium-sulfur battery having a high capacity and long cycle life
CN107959010A (zh) * 2017-11-14 2018-04-24 中航锂电（洛阳）有限公司 一种石墨复合材料及其制备方法
CN108232175A (zh) * 2018-02-06 2018-06-29 安徽科达铂锐能源科技有限公司 一种锂离子电池用石墨/钛酸锂复合负极材料及制备方法
CN108832091A (zh) * 2018-06-11 2018-11-16 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 一种长循环改性石墨基复合材料、其制备方法及包含该材料的锂离子电池
CN111554910A (zh) * 2020-05-19 2020-08-18 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 含预锂化硅烯材料的锂电池负极材料及制备方法和锂电池
CN112563473A (zh) * 2020-12-28 2021-03-26 山东天瀚新能源科技有限公司 阳极材料、阳极极片、制备方法、应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114497480A (zh) * 2021-12-31 2022-05-13 深圳市翔丰华科技股份有限公司 锂离子电池用硅碳负极材料的制备方法

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