制备负极材料的方法、制备电池的方法和电池技术

本申请提供了一种制备负极材料的方法，将待包覆负极材料与含锌离子的包覆溶液混合搅拌，然后于500℃至700℃处理0.2至2小时，得包覆好的负极材料。本申请的制备负极材料的方法，通过含锌离子的包覆溶液对待包覆的负极材料进行处理，使得处理后的负极材料的表面，被纳米氧化锌包覆，负极材料表面的纳米氧化锌既可以作为亲锂晶核，降低脱嵌锂能垒，改善脱嵌锂动力学性能，又可以阻止负极材料表面的一些活性基团和缺陷与电解质的直接接触，从而减少嵌锂过程中的负反应，减少了可逆容量的损失；与现有技术相比，基于本申请的制备负极材料的方法获得的包覆后的负极材料制备获得的电池的容量和首次效率更高、循环性能更好。

【技术实现步骤摘要】
制备负极材料的方法、制备电池的方法和电池
本申请涉及电池
，具体涉及一种制备负极材料的方法、一种制备电池的方法和一种电池。
技术介绍
现有技术中，往往通过将聚酚醛、聚丙烯腈、聚酰亚胺树脂、聚酰胺亚胺或芳纶树脂等树脂类材料(1)，或椰壳、稻壳或胡桃壳等植物类材料(2)，或石油沥青或煤焦油副产物(3)经过碳化高温处理，得到非晶态碳材料作为锂电池或超级电容器的负极材料；但是，基于这种方法获得的负极材料制成的锂电池的容量和首次效率低，循环寿命差。针对现有技术的多方面不足，本申请的专利技术人经过深入研究，提出一种新的制备负极材料的方法，一种新的制备电池的方法和一种新的电池。
技术实现思路
本申请的目的在于，提供一种制备负极材料的方法，一种制备电池的方法，和一种电池，本申请的制备负极材料的方法能够有效解决现有技术中负极材料中的微孔和介孔与锂离子亲和作用差，且表面具有较多与电解液反应的化学基团，导致制备获得的电池的容量和首次效率低，循环寿命差的技术问题。为解决上述技术问题，本申请提供了一种制备负极材料的方法，包括以下步骤：将待包覆负极材料与含锌离子的包覆溶液混合搅拌，然后于500℃至700℃处理0.2至2小时，得包覆好的负极材料。其中，所述待包覆负极材料的D50在10±0.5μm之间，D10在6±0.5μm之间，D90在17±0.5μm之间。其中，所述待包覆负极材料为非晶态碳材料。本申请还进一步提供了一种制备电池的方法，基于所述制备负极材料的方法制备获得的包覆好的负极材料制备电池。其中，所述电池为液态电池或固态电池。其中，所述电池为液态电池，所述制备电池的方法包括以下步骤：S201、将包覆好的负极材料、导电剂、粘结剂与水制成浆料，然后涂覆在铜箔上制成负极；所述包覆好的负极材料通过所述制备负极材料的方法制备获得；S202、将正极、负极、电解液和隔离膜组装成电池；其中，所述电池为固态电池，所述制备电池的方法包括以下步骤：S211、基于包覆好的负极材料、固态电解质材料、导电剂和粘结剂制备获得负极材料层；所述包覆好的负极材料通过所述制备负极材料的方法制备获得；S212、基于正极活性物质、固态电解质材料、导电剂和粘结剂制备获得正极材料层；S213、基于固态电解质材料和粘结剂制备获得固态电解质层；S214、基于所述负极材料层、固态电解质层、正极材料层制成电池。本申请还进一步提供了一种电池，所述电池的负极中使用的负极材料通过所述制备负极材料的方法制备获得。本申请还进一步提供了一种电池，所述电池包括加压成型物，加压成型物最外侧的负极集流体上的负极极耳，和加压成型物最外侧的正极集流体上的正极极耳；所述加压成型物包括一个或多个电池单元，所述电池单元包括依次排列的负极集流体、负极材料层、固态电解质层、正极材料层、正极集流体；当加压成型物包括多个电池单元时，所述多个电池单元依次排列且相邻的电池单元之间均用固态电解质层分隔。本申请的制备负极材料的方法，通过含锌离子的包覆溶液对待包覆的负极材料进行处理，即对待包覆的负极材料进行表面包覆修饰改性，使得处理后的负极材料的表面，包括包覆后的负极材料表面的微孔表面，被纳米氧化锌包覆，负极材料表面的纳米氧化锌既可以作为亲锂晶核，降低脱嵌锂能垒，改善脱嵌锂动力学性能，又可以阻止负极材料表面的一些活性基团和缺陷与电解质的直接接触，从而减少嵌锂过程中的负反应，减少了可逆容量的损失；与现有技术相比，基于本申请的制备负极材料的方法获得的包覆后的负极材料制备获得的电池的容量和首次效率更高、循环性能更好。上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。附图说明图1为具体实施例一的对比例所中的未包覆的非晶态硬碳材料的电子扫描电镜图。图2为具体实施例一制备获得的包覆好的负极材料的电子扫描电镜图。图3为具体实施例一与其对比例所得的扣式电池的首次充放电曲线对比图。图4为具体实施例一与其对比例所得的扣式电池的循环放电对比图。具体实施方式为更进一步阐述本申请为达成预定申请目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对本申请详细说明如下。通过具体实施方式的说明,当可对本申请为达成预定目的所采取的技术手段及效果得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本申请加以限制。在本申请的一实施例中提供了一种制备负极材料的方法，包括以下步骤：将待包覆负极材料与含锌离子的包覆溶液混合搅拌，然后于500℃至700℃处理0.2至2小时，得包覆好的负极材料。需要说明的是，本实施例的方法通过含锌离子的包覆溶液对待包覆的负极材料进行处理，即对待包覆的负极材料进行表面包覆修饰改性，使得处理后的负极材料的表面，包括包覆后的负极材料表面的微孔表面，被纳米氧化锌包覆，负极材料表面的纳米氧化锌既可以作为亲锂晶核，降低脱嵌锂能垒，改善脱嵌锂动力学性能，又可以阻止负极材料表面的一些活性基团和缺陷与电解质的直接接触，从而减少嵌锂过程中的负反应，减少了可逆容量的损失。为了保证所得的负极材料在电池工程上的适用性和电化学性能的正常发挥，优选的，所述待包覆负极材料的D50在10±0.5μm之间，D10在6±0.5μm之间，D90在17±0.5μm之间。其中，所述待包覆负极材料为非晶态碳材料；例如：非晶态硬碳材料、非晶态软碳材料。其中，所述待包覆负极材料优选通过以下方法制备获得：S101、对待包覆负极材料前驱体进行高温处理，得碳化物；S102、对碳化物进行粉碎和分级处理，得待包覆负极材料。在本申请的一具体实施例中，所述步骤S101为：在惰性气体保护的条件下，对非晶态碳材料前驱体进行高温处理，得碳化物。需要说明的是，本实施例中，通过惰性气体的保护，可避免在对非晶态碳材料前驱体进行高温处理时，氧气、二氧化碳、水蒸气等对反应的干扰，避免副反应的发生。所述惰性气体优选为氮气、氩气或它们的混合物。在本申请的一具体实施例中，所述步骤S101具体为：在惰性气体保护的条件下，将非晶态碳材料前驱体于500℃至1100℃处理1至5小时，得碳化物。在此温度范围内，可以保证材料微观结构和化学性能的稳定和电化学性能的正常发挥。在本申请的一具体实施例中，所述步骤S102为：对碳化物进行粉碎和分级处理，得待包覆负极材料；所述待包覆负极材料的D50在10±0.5μm之间，D10在6±0.5μm之间，D90在17±0.5μm之间。需要说明的是，所述粉碎可以是通过气流粉碎机、机械粉碎机或球磨机进行粉碎；所述分级处理可以是通过气流分级的方法或250-800目筛网进行粉料筛分。在本申请的一具体实施例中，所述含锌离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将待包覆负极材料与含锌离子的包覆溶液混合搅拌，然后于500℃至700℃处理0.2至2小时，得包覆好的负极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待包覆负极材料与含锌离子的包覆溶液混合搅拌，然后于500℃至700℃处理0.2至2小时，得包覆好的负极材料。


2.根据权利要求1所述的制备负极材料的方法，其特征在于，所述待包覆负极材料的D50在10±0.5μm之间，D10在6±0.5μm之间，D90在17±0.5μm之间。


3.根据权利要求1所述的制备负极材料的方法，其特征在于，所述待包覆负极材料为非晶态碳材料；
所述待包覆负极材料通过以下方法制备获得：
S101、对待包覆负极材料前驱体进行高温处理，得碳化物；
S102、对碳化物进行粉碎和分级处理，得待包覆负极材料；
所述S101具体为：在惰性气体保护的条件下，将非晶态碳材料前驱体于500℃至1100℃处理1至5小时，得碳化物。


4.根据权利要求1所述的制备负极材料的方法，其特征在于，所述含锌离子的包覆溶液通过以下方法制备获得：
S111、将含锌元素化合物溶于包覆溶液的溶剂中，搅拌形成过渡混合物；
S112、过滤过渡混合物，所得滤液老化后得包覆溶液；
所述含锌元素化合物为氯化锌、氧化锌、醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌水合物、氧化锌水合物、醋酸锌水合物、硝酸锌水合物、硫酸锌水合物或它们的任意组合；
所述包覆溶液的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或它们的任意组合；
所述步骤S111具体为：将含锌元素化合物溶于包覆溶液的溶剂中，并进一步加入稳定剂，得混合液；将混合液于40℃至60℃搅拌0.3至2小时，得过渡混合物；所述稳定剂为单乙醇胺；所述混合液中锌离子的浓度在0.3至3mol/L之间。


5.一种制备电池的方法，其特征在于，基于权利要求1至4中任一项所述的方法制备获得的包覆好的负极材料制备电池。


6.根据权利要求5所述的制备电池的方法，其特征在于，所述电池为液态电池或固态电池；
当所述电池为液态电池时，所述制备电池的方法包括以下步骤：
S201、将包覆好的负极材料、导电剂、粘结剂与水制成浆料，然后涂覆在铜箔上制成负极；所述包覆好的负极材料采用权利要求1至4中任一项所述的方法制备获得；
S202、将正极、负极、电解液和隔离膜组装成电池；
当所述电池为固态电池时，所述制备电池的方法包括以下步骤：
S211、基于包覆好的负极材料、固态电解质材料、导电剂和粘结剂制备获得负极材料层；所述包覆好的负极材料采用权利要求1至4中任一项所述的方法制备获得；
S212、基于正极活性物质、固态电解质材料、导电剂和粘结剂制备获得正极材料层；
S213、基于固态电解质材料和粘结剂制备获得固态电解质层；
S214、基于所述负极材料层、固态电解质层、正极材料层制成电池。


7.根据权利要求6所述的制备电池的方法，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯或导电石墨；
所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚丙烯酸；
所述电解液按以下方法制备获得：将锂盐加入到碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯组成的混合溶剂中，然后加入添加剂，得电解液；
所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、二草酸硼酸锂、1,3-丙烯基-磺酸内酯、1,3-丙烷基-磺酸内酯、丁二酸酐、碳酸乙烯亚乙酯或乙烯碳酸酯；
所述隔离膜为聚烯烃隔膜、涂层处理的聚酯膜、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶膜或芳纶膜；
所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂或二(三氟甲基磺酸)亚胺锂；所述碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯组成的混合溶剂是将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯，按照重量比4:3:3配制获得的；所述添加剂按照所述电解液的1％-50％的质量百分比加入；
所述正极通过以下方法制备获得：将三元正极材料、导电剂、粘结剂与氮甲基吡咯烷酮制作成浆料，然后涂覆在铝箔上制成正极；
所述固态电解质材料为有机物固态电解质、无机物固态电解质、或有机物固态电解质和无机物固态电解质的混合物；
所述固态电解质材料的粒度在50nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝君，钟开富，
申请(专利权)人：山东宏匀纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37