可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺制造技术

本发明专利技术涉及负极材料制备技术领域，具体地说，涉及可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺。其包括以下步骤：将负极活性物质和过渡金属氧化物研磨形成颗粒状材料后，进行混合熔炼产生导电材料；对预制导电材料进行干燥处理后和渗杂剂充分混合，通过高温烧结后再经研磨产生粉料；向粉料中均匀混合导电粘合剂并经干燥滚压形成具有一定形状的负极材料，向负极材料表面涂覆氧化铝涂层；对负极材料进行干燥处理后，将其放置于回转窑中进行加热实现预碳化处理。本发明专利技术提供的可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺能够降低负极材料的延展率，提高负极材料的热稳定性。材料的热稳定性。材料的热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺


[0001]本专利技术涉及负极材料制备
，具体地说，涉及可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺。

技术介绍

[0002]负极材料一般构成锂电池的负极，温度影响着锂电池的放电状态，温度下降会导致电极的反应速率下降从而导致放电电流较低，故锂电池一般在较高温度条件下使用，但高温时会涉及到电极的热稳定性问题即电极在高温下的形变问题。
[0003]如CN106532024A中涉及一种石墨烯担载纳米硼的锂离子电池的负极材料的制备方法包括将NaCl和KCl球磨后加热，冷却得到NaCl
‑
KCl共晶盐；再与单水葡萄糖、尿素、单水偏硼酸球磨混合；在氮气氛下经三次升温，用蒸馏水清洗掉盐分后真空干燥，得到石墨烯担载纳米硼，该制备方法中通过在含氮石墨烯层间形成的纳米硼稳固电极结构，从而使得负极材料具有良好的热稳定性，但该制备方法中碳化材料需要包覆于共晶盐和氧化硼组成的微粒上，后续升温加热完成材料碳化并使得共晶盐融化，而为了分离去除共晶盐需要消耗大量的蒸馏水，且无法确保共晶盐的完全去除，导致生成的材料中含有杂质，影响制备的负极材料的热稳定性。
[0004]为了确保制备的负极材料具有良好的热稳定性并避免在碳化工艺时负极材料的熔融，提出可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术目的在于，提供了可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺，包括以下步骤：
[0007]S1、将负极活性物质和过渡金属氧化物研磨形成颗粒状材料后，进行混合熔炼产生导电材料；
[0008]S2、对预制导电材料进行干燥处理后和渗杂剂充分混合，通过高温烧结后再经研磨产生粉料；
[0009]S3、向粉料中均匀混合导电粘合剂并经干燥滚压形成具有一定形状的负极材料，向负极材料表面涂覆氧化铝涂层；
[0010]S4、对负极材料进行干燥处理后，将其放置于回转窑中进行加热实现预碳化处理。
[0011]作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，所述负极活性物质包括中间相炭微球和尖晶石钛酸锂，其中，所述中间相炭微球和所述尖晶石钛酸锂的重量比值为1:1。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，所述过渡金属氧化物为尖晶石结构锰酸锂。
[0013]作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，研磨后形成尺寸为10
‑
25μm的规则颗粒
形状材料。
[0014]作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，所述渗杂剂为硼化物。
[0015]作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，烧结温度为700
‑
1000℃。
[0016]作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，所述导电粘合剂为填加纯银粉的粘合剂。
[0017]作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，所述氧化铝涂层的涂覆厚度为5
‑
25μm。
[0018]作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，加热温度为850
‑
1050℃。
[0019]本专利技术中通过体相渗杂和表面处理提高负极材料的热稳定性，体相渗杂即将硼化物渗入由中间相炭微球、尖晶石钛酸锂和尖晶石结构锰酸锂构成的导电材料中，经高温烧结使得硼化物分解产生氧化硼均匀分布于导电材料中，氧化硼与导电材料中的碳原子结构形成如碳硼键和碳硼氧键等复合结构，确保导电材料的结构稳定性，从而生成充放电平台较高、充电态活性较低的体相渗杂粉料，表面处理即通过导电粘合剂将粉料聚合产生具有导电网络的负极材料后，在负极材料表面涂覆有氧化铝涂层，能够降低负极材料充放电时因锂离子嵌入脱出时负极材料体积的变化幅度，从而降低负极材料的粉化程度，提高负极材料的结构稳定性，最后通过对负极材料进行预碳化处理，能够进一步的提高负极材料的热稳定性，从而避免负极材料在碳化时的熔融。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0021]该可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺中，通过高温烧结使得硼化物分解产生氧化硼与导电材料中的碳原子结构形成如碳硼键和碳硼氧键等复合结构，确保导电材料的结构稳定性，并通过导电粘合剂将粉料聚合产生具有导电网络的负极材料后，在负极材料表面涂覆有氧化铝涂层，能够降低负极材料充放电时因锂离子嵌入脱出时负极材料体积的变化幅度，提高负极材料的结构稳定性，最后通过对负极材料进行预碳化处理，能够进一步的提高负极材料的热稳定性，从而避免负极材料在碳化时的熔融。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]请参阅图1所示，本专利技术目的在于，提供了可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺，包括以下步骤：
[0025]S1、将负极活性物质和过渡金属氧化物研磨形成尺寸为10
‑
25μm的规则颗粒形状材料后，进行混合熔炼产生导电材料，其中，负极活性物质包括中间相炭微球和尖晶石钛酸锂，中间相炭微球和所述尖晶石钛酸锂的重量比值为1:1，中间相炭微球作为碳材料的优点是比表面积较低，由于其充放电平台比片状石墨高，因此中间相炭微球相比片状石墨，其充电态活性较小，热稳定性较好，尖晶石钛酸锂相比片状石墨具有更好的结构稳定性，并且，
尖晶石钛酸锂的充放电平台比片状石墨高，具有更高的安全性和更好的热稳定性，另外，过渡金属氧化物为尖晶石结构锰酸锂，尖晶石结构锰酸锂的优点是抗过充性能好，安全性能佳，在负极材料作为锂电池负极时，尖晶石结构锰酸锂主要以
‑
MnO2的形式存在于充电态，具有良好的热稳定性，由相同的材料和相同的规格构成的电极，由于其组成颗粒的尺寸和几何形状的不同，会导致在极化、应力积累和容量衰减方面具有相当大的差异；
[0026]S2、对预制导电材料进行干燥处理后和渗杂剂充分混合，通过700
‑
1000℃的高温烧结后再经研磨产生粉料，其中，渗杂剂为硼化物，通过向预制导电材料中混入硼化物，硼化物经高温分解产生氧化硼，氧化硼在高温下与导电材料中的碳原子结合形成碳硼键和碳硼氧键等复合结构，能够提高负极材料的结构稳定性，杂质渗杂主要是由高温的扩散方式来完成，温度决定着硼化物在预制导电材料中扩散分布；
[0027]S3、向粉料中均匀混合导电粘合剂并经干燥滚压形成具有一定形状的负极材料，向负极材料表面涂覆5
‑
25μm厚的氧化铝涂层，其中，导电粘合剂为填加纯银粉的粘合剂，填加纯银粉粘合剂的导电性能好且稳定，能够将粉料聚合形成高导电的负极材料，通过涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、将负极活性物质和过渡金属氧化物研磨形成颗粒状材料后，进行混合熔炼产生导电材料；S2、对预制导电材料进行干燥处理后和渗杂剂充分混合，通过高温烧结后再经研磨产生粉料；S3、向粉料中均匀混合导电粘合剂并经干燥滚压形成具有一定形状的负极材料，向负极材料表面涂覆氧化铝涂层；S4、对负极材料进行干燥处理后，将其放置于回转窑中进行加热实现预碳化处理。2.根据权利要求1所述的可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺，其特征在于：所述S1中，所述负极活性物质包括中间相炭微球和尖晶石钛酸锂，其中，所述中间相炭微球和所述尖晶石钛酸锂的重量比值为1:1。3.根据权利要求1所述的可提高负极材料热稳定性的预碳化工艺，其特征在于：所述S1中，所述过渡金属氧化物为尖晶石结构锰酸锂。4.根据权利要求1所述的可提高负极材料热稳定性的预碳化工...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕军超，刘人杰，郭琴，
申请(专利权)人：宝兴易达光伏刃料有限公司，
类型：发明
国别省市：