电极负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电极负极材料及其制备方法，要解决的技术问题是提高锂离子电池的安全性，降低生产成本。本发明专利技术的电极负极材料，由基体和包覆它的包覆层组成复合材料，基体为含碳量在99.9％以上的石墨类材料，基体含有纳米微孔或纳米孔隙，包覆层为碳材料。本发明专利技术的电极负极材料的制备方法，包括以下步骤：氧化/还原处理石墨类材料，固相包覆或液相包覆易石墨化的软碳或有机物热解炭。本发明专利技术与现有技术相比，在电极负极材料的表面控制处理层和/或包覆层的表面官能团，处理层及包覆层薄而均匀，提高了其在电解液中的稳定性和热传导性，提高了锂离子电池的安全性，电极负极材料具有容量高，效率高，制备工艺简单，降低了负极材料的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池的电极材料及其制备方法，特别是一种用于锂离子电池的负极材料及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，我国对原油的依赖度与日俱增，已对我国能源安全构成直接威胁。另外，原油的价格波动也直接影响到国民经济的发展，迫使人们不得不寻找和发展新能源。动力电池和电动汽车的发展被放在越来越重要的位置，而制约电动车大规模应用的重要因素是动力电池。锂离子电池以其高能量密度、高电压、无污染、大于500次循环的长循环寿命、快速充放电等方面的优异性能和日趋降低的制作成本，逐步成为未来10 20年内电动车的首选电池。但是它的缺点是价格较贵。此外， 动力型锂离子电池的体积较大，安全性能也相应变差。由此可见，价格与安全性能是制约使用锂离子电池作为动力电池的主要瓶颈。负极材料是锂离子电池的主要材料之一，它的价格对电池的最终价格产生重要的影响，其在电解液中的稳定性和热传导性对电池的安全性也有很大的影响。现有技术制备锂离子电池负极材料往往需要复杂的改性处理，生产成本较高，制约了锂离子动力电池的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，要解决的技术问题是提高锂离子电池的安全性，降低生产成本。本专利技术采用以下技术方案一种电极负极材料，由基体和包覆它的包覆层组成复合材料，所述基体为含碳量在99. 9%以上的石墨类材料，形状为球形、长短轴比为1. 0 4. 5的类球形块状和片状的一种以上，基体含有纳米微孔或纳米孔隙，纳米微孔或纳米孔隙的尺寸为10 500nm，孔隙率在0. 5 20%，真实密度为2. 0 2. 26g/cm3 ；所述包覆层为非石墨碳材料，包覆层的质量为基体质量的大于0至20% ；所述复合材料的平均粒度D5tl 为3. 0 50. 0 μ m，比表面积为1. 0 20. Om2/g,复合材料粉体压实密度为1. 50 2. 15g/ cm3;所述石墨类材料为天然晶质石墨、天然隐晶质石墨、天然结晶脉状石墨、人造石墨、碳微球和导电石墨的一种以上；所述非石墨碳材料是易石墨化的软碳、有机物热解炭或气相沉积碳；所述易石墨化的软碳是软化点30 300°C的煤浙青、石油浙青、煤焦油、石油工业重质油和重质芳香烃中的一种以上；所述有机物是高分子聚合物聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、丙烯酸树脂和聚丙烯腈中的一种以上，或高分子导电聚合物为聚噻吩，聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚并苯，聚噬吩、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的一种以上。一种电极负极材料的制备方法，包括以下步骤一、氧化/还原处理石墨类材料， 将石墨类材料以0. 1 100°C /min的速度升温，同时以0. 05 10m3/h的流量通入氧化/ 还原气体或氧化/还原气体与惰性气体的混合气体，温度达到100 100(TC ；所述石墨类材料为天然晶质石墨、天然隐晶质石墨、天然结晶脉状石墨、人造石墨、碳微球和导电石墨的一种以上；二、降温至100°C以下，停止通入氧化/还原气体或氧化/还原气体与惰性气体的混合气体；三、以氧化/还原处理后的石墨类材料为石墨基体，进行固相包覆或液相包覆易石墨化的软碳或有机物热解炭，热解成非石墨碳材料，得到电极负极材料，包覆层的质量为石墨基体质量的大于0至20% ；易石墨化的软碳是软化点30 300°C的煤浙青、石油浙青、煤焦油、石油工业重质油和重质芳香烃中的一种以上；所述有机物是高分子聚合物聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、丙烯酸树脂和聚丙烯腈中的一种以上，或高分子导电聚合物为聚噻吩，聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚并苯，聚噬吩、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的一种以上。本专利技术的对所述电极负极材料采用100°C以下加热或真空干燥方法使电极负极材料水分含量在0. 以下。本专利技术的对所述电极负极材料进行除磁，除磁1 20次，磁感应强度为3000 30000GS，处理温度为10 80°C，电磁锤H击频率为3 180次/秒，然后进行筛分，得到平均粒度D5tl为3. 0 50. 0 μ m的电极负极材料。本专利技术的氧化/还原处理石墨类材料时，以大于0至20rpm的转速旋转氧化/还原石墨类材料的炉腔。本专利技术的氧化/还原处理石墨类材料时，温度达到100 1000°C时，保温大于0至 6h。本专利技术的降温采用在炉壁和炉壁内的导热层之间通入压缩空气的方式或炉内自然降温的方式。本专利技术的固相包覆的包覆材料为石墨基体质量的1 20%，混合速度为100 500r/min,混合包覆5 180min，或融合转速500 3000r/min，间隙为0. 01 1. Ocm,融合温度为20 80°C，融合包覆10 200min，自然降温至室温。本专利技术的液相包覆，将石墨基体与石墨基体质量0. 1 20%的可溶性有机物液相混合，以2000 8000r/min的速度混合搅拌10 120min，所述液相混合用溶剂是水或有机溶剂，溶剂的质量是石墨基体质量的0. 8 2. 0倍，混合温度为10 90°C，在80 300°C 条件下，烘干处理l_30h。一种电极负极材料的制备方法，包括以下步骤一、氧化/还原处理石墨类材料， 将石墨类材料以0. 1 100°C /min的速度升温，同时以0. 05 10m3/h的流量通入氧化/ 还原气体或氧化/还原气体与惰性气体的混合气体，温度达到100 100(TC，保温大于0 至6h ；二、气相包覆，通入含碳性的气体，通入量为0. 05-15m3/h，保持0. l_5h后炉内降温至 IOO0C以下，停止通入氧化/还原气体或氧化/还原气体与惰性气体的混合气体；所述含碳性的气体为甲烷、乙炔、乙烯、CO2、天然气、液化石油气、苯和噻吩中的一种以上。本专利技术与现有技术相比，电极负极材料的表面不采用常规的表面包覆工艺，而是在表面控制处理层和/或包覆层的表面官能团，处理层及包覆层薄而均勻，提高了其在电解液中的稳定性和热传导性，提高了锂离子电池的安全性，电极负极材料还具有容量高，效率高的特点，制备工艺简单，降低了负极材料的成本。附图说明图1是实施例1的电极负极材料的SEM图。图2是实施例1的电极负极材料的充放电比容量-电压曲线图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的电极负极材料，由基体和包覆它的包覆层组成复合材料，基体为含碳量在99. 9%以上的石墨类材料，形状为球形、长短轴比为1. 0 4. 5的类球形块状和片状的一种以上，基体含有纳米微孔或纳米孔隙，纳米微孔或纳米孔隙的尺寸为10 500nm，孔隙率(纳米微孔或纳米孔隙体积/基体的单位体积)在0. 5 20%，真实密度为2. 0 2. ^g/cm3。包覆层为非石墨碳材料，包覆层占基体质量的大于0至20%。复合材料的平均粒度D5tl为3. 0 50. 0 μ m，比表面积为 1. 0 20. 0m2/g,复合材料粉体压实密度为1. 85 2. 15g/cm3。所述石墨类材料为天然晶质石墨、天然隐晶质石墨、天然结晶脉状石墨、人造石墨、碳微球和导电石墨的一种以上。所述非石墨碳材料是易石墨化的软碳、有机物热解炭或气相沉积碳。所述易石墨化的软碳是软化点30 300°C的煤浙青、石油浙青、煤焦油、石油工业重质油和重质芳香烃中的一种以上。所述有机物为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电极负极材料，由基体和包覆它的包覆层组成复合材料，其特征在于：所述基体为含碳量在９９．９％以上的石墨类材料，形状为球形、长短轴比为１．０～４．５的类球形块状和片状的一种以上，基体含有纳米微孔或纳米孔隙，纳米微孔或纳米孔隙的尺寸为１０～５００ｎｍ，孔隙率在０．５～２０％，真实密度为２．０～２．２６ｇ／ｃｍ３；所述包覆层为非石墨碳材料，包覆层的质量为基体质量的大于０至２０％；所述复合材料的平均粒度Ｄ５０为３．０～５０．０μｍ，比表面积为１．０～２０．０ｍ２／ｇ，复合材料粉体压实密度为１．５０～２．１５ｇ／ｃｍ３；所述石墨类材料为天然晶质石墨、天然隐晶质石墨、天然结晶脉状石墨、人造石墨、碳微球和导电石墨的一种以上；所述非石墨碳材料是易石墨化的软碳、有机物热解炭或气相沉积碳；所述易石墨化的软碳是软化点３０～３００℃的煤沥青、石油沥青、煤焦油、石油工业重质油和重质芳香烃中的一种以上；所述有机物是高分子聚合物聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、丙烯酸树脂和聚丙烯腈中的一种以上，或高分子导电聚合物为聚噻吩，聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚并苯，聚噬吩、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔中的一种以上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岳敏，闫慧青，邓明华，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94