长寿命储能电池用负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种长寿命储能电池所用负极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
长寿命储能电池用负极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池材料
，特别是涉及一种长寿命储能电池用负极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]由于石墨在充放电过程中，锂离子会从石墨层端面嵌入石墨，导致石墨层间距增大，这种膨胀是不可完全恢复的
。
同时，石墨材料的膨胀影响到电池的循环性能，石墨材料经过多次脱嵌锂反应，会在某一方向发生不可逆膨胀，从而导致石墨材料形成微裂纹，
SEI
膜
(
即，固体电解质界面膜
)
破裂重组，消耗电解液，造成电池的循环性能
。
而造成材料膨胀的原因之一是材料的取向较为规整，材料会在某一个方向膨胀造成材料的整体膨胀较大，而降低材料的措施主要有进行二次造粒或选取各项同性高的原料，从材料本身降低膨胀
。
目前市场化的原料主要为石油焦
、
针状焦，材料的各项同性较差且其材质较软，经过辊压后，材料中石墨的片层结构会取向一致，增加膨胀；而煤基材料，比如无烟煤
、
烟煤
、
褐煤等，材料的各项同性高，材料较硬，在充放电过程中，锂离子可以从多个维度嵌入到石墨层间，降低膨胀，并改善循环性能
。
比如专利申请号
201510095152.9
公开了一种煤基负极材料
、
制备方法及锂离子电池，所述煤基负极材料是由煤基材料石墨化内层
、
中间层及分布于表面的外层组成，其制备方法包括：将煤基材料经过粉碎处理；再加入粘结剂，或粘结剂和改性剂混合；然后进行压型
、
高温石墨化，制成成品，其倍率和循环性能得到提升，但是材料的首次效率及其大倍率循环性能偏差
。
因此，急需开发出一种新的负极材料
。

技术实现思路

[0003]本专利技术采用以下技术方案：
[0004]第一方面，本专利技术提供一种长寿命储能电池用负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0005]S1.
按质量比石油焦：烟煤：煤沥青：氧化剂＝
100
：
100
‑
200
：5‑
20
：1‑5称取各种原料，将上述各种原料加入球磨机中球磨至混合均匀，并将其转移到回转炉中在
200
‑
300℃
融合造粒
0.5
‑
2h
，之后升温至
1200
‑
1500℃
并在上述温度下预碳化1‑
6h
，之后在
2400
‑
2600℃
低温石墨化6‑
24h
，并在惰性气氛中降温到室温，得到石油焦
/
煤基负极前驱体材料；
[0006]S2.
以浓度为
1.0mol/L
的偏铝酸锂的
N
，
N
‑
二甲基甲酰胺溶液作为电解液，将石油焦
/
煤基负极前驱体材料压制在泡沫铜上作为工作电极，将饱和甘汞电极作为参比电极，采用循环伏安法进行电沉积，其中，扫描速度为
0.5
‑
5mV/s
，电压范围为
‑
2V
‑
2V
，扫描周数为
10
‑
100
周；之后将泡沫铜剥离，洗涤剥离出的材料并过滤获得滤渣，之后将滤渣真空干燥并粉碎成粒度为5‑
20
μ
m
的颗粒，之后在
700
‑
1200℃
碳化1‑
6h
，得到偏铝酸锂包覆石墨复合负极材料
。
[0007]本专利技术通过石油焦
、
烟煤
、
煤沥青
、
氧化剂这些原料的设置，利用煤沥青流动性较好的特点对石油焦和烟煤进行粘结，并利用氧化剂对石油焦
、
烟煤
、
煤沥青的氧化作用，形
成交联化合物，提升材料的结构稳定性，并发挥石油焦循环性能优异
、
烟煤各项同性高的优点，另外，通过电化学沉积法在其外壳包覆偏铝酸锂提升材料的首次效率及锂离子的扩散速率，改善倍率和循环性能，制备的负极材料结构稳定
、
具有优异的循环性能和低的膨胀率
。
[0008]优选地，所述氧化剂为过氧化苯甲酰
、
过氧化二苯甲酰
、
过氧化苯甲酸第三丁酯
、
过氧化叔戊酸叔丁酯
、
过氧化醋酸
、
过氧化二枯茗
、
过氧化氢二异丙苯
、
过氧化二碳酸二异丙酯
、
过氧化双十二酰
、
过氧化二月桂酰中的一种或几种
。
[0009]优选地，步骤
S1
中，球磨时球磨机的转速为
50
‑
500r/min
，球磨的时间为
12
‑
72h。
[0010]优选地，所述惰性气氛为氩气气氛
。
[0011]优选地，所述电解液为通过将偏铝酸锂添加至
N
，
N
‑
二甲基甲酰胺中，并充分溶解获得
。
[0012]优选地，所述洗涤为采用去离子水对获得的物质洗涤8‑
10
次；所述真空干燥的干燥温度为
80℃
，干燥时间为
24h。
[0013]另一方面，本专利技术提供一种负极材料，所述负极材料由一方面所述的制备方法制得
。
[0014]再一方面，本专利技术提供如另一方面所述的负极材料在锂离子电池中的应用
。
[0015]与现有技术相比
,
本专利技术具有以下有益效果
:
[0016](1)
本专利技术的长寿命储能电池用负极材料及其制备方法，通过氧化剂对石油焦
、
烟煤
、
煤沥青进行氧化形成交联化合物，提升材料的结构稳定性，并发挥石油焦循环性能优异
、
烟煤各项同性高及沥青流动性较好并对石油焦和烟煤进行粘接，碳化后，降低阻抗并提升各项同性度以降低膨胀
。
[0017](2)
本专利技术的长寿命储能电池用负极材料及其制备方法，通过电化学沉积法在其外壳包覆偏铝酸锂提升材料的首次效率及锂离子的扩散速率，改善倍率和循环性能
。
[0018](3)
本专利技术的长寿命储能电池用负极材料可以用于锂离子电池中，具有良好的综合性能，可以大大提高锂离子电池的使用寿命
。
附图说明
[0019]图1为实施例1制备的偏铝酸锂包覆石墨复合负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种长寿命储能电池用负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1.
按质量比石油焦：烟煤：煤沥青：氧化剂＝
100
：
100
‑
200
：5‑
20
：1‑5称取各种原料，将上述各种原料加入球磨机中球磨至混合均匀，并将其转移到回转炉中在
200
‑
300℃
融合造粒
0.5
‑
2h
，之后升温至
1200
‑
1500℃
并在上述温度下预碳化1‑
6h
，之后在
2400
‑
2600℃
低温石墨化6‑
24h
，并在惰性气氛中降温到室温，得到石油焦
/
煤基负极前驱体材料；
S2.
以浓度为
1.0mol/L
的偏铝酸锂的
N
，
N
‑
二甲基甲酰胺溶液作为电解液，将石油焦
/
煤基负极前驱体材料压制在泡沫铜上作为工作电极，将饱和甘汞电极作为参比电极，采用循环伏安法进行电沉积，其中，扫描速度为
0.5
‑
5mV/s
，电压范围为
‑
2V
‑
2V
，扫描周数为
10
‑
100
周；之后将泡沫铜剥离，洗涤剥离出的材料并过滤获得滤渣，之后将滤渣真空干燥并粉碎成粒度为5‑
20
μ
m
的颗粒，之后在
...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦坤，郑军欣，赵银芳，
申请(专利权)人：惠州市禾腾能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：