可再充电锂电池的负极活性材料及其制备方法以及包括它的可再充电锂电池技术

本发明专利技术提供一种用于可再充电锂电池的负极活性材料及其制备方法以及包括它的可再充电锂电池。所述负极活性材料包含复合粒子，所述复合粒子由无定形或准晶体碳基体及分散于所述基体中的平均粒径为０．２～３μｍ的结晶石墨粉粒子形成，所述复合粒子的平均粒径为４～４０μｍ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于可再充电锂电池的负极活性材料及其制备方法，以及包括它的可再充电锂电池。
技术介绍
通常，作为用于可再充电锂电池的负极活性材料使用碳材料。碳材料分为结晶碳与无定形碳，所述结晶碳分为天然石墨与人造石墨。其中，天然石墨由于成本低、电压平坦性优异、充放电容量高，最近作为负极活性材料得到了广泛的应用。据报道，用于可再充电锂电池的负极活性材料的电化学性能受负极活性材料粒子形状的影响较大。通常，球状石墨由于其材料各向异性特性较低，有利于维持电压及电流分布的均勻度。在可再充电锂电池的充放电过程中，石墨类碳材料负极活性材料中产生锂离子插入(intercalation)石墨层之间或从石墨层中脱插(deintercalation)的反应。因此，锂离子在石墨粒子内的扩散速度决定高倍率充放电性能。即，石墨粒子的尺寸越小，越能提高高倍率充放电性能，因此要求采用尺寸小的石墨粒子以作为负极活性材料。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案的目的在于，提供一种高倍率充放电性能优异的用于可再充电锂电池的负极活性材料。本专利技术的另一个实施方案的目的在于，提供一种所述用于可再充电锂电池的负极活性材料的制备方法。本专利技术的又一个实施方案的目的在于，提供一种包含所述用于可再充电锂电池的负极活性材料的负极。本专利技术的再一个实施方案的目的在于，提供一种包含所述用于可再充电锂电池的负极活性材料的可再充电锂电池。本专利技术的一个实施方案提供一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，其包含复合粒子，所述复合粒子由无定形或准晶体碳基体；及平均粒径为0. 2 3 μ m、且分散于所述基体中的结晶石墨粉粒子形成，所述复合粒子的平均粒径为4 40 μ m。所述结晶石墨粉粒子可通过分离或粉碎结晶石墨来制备，具体地可通过分离或粉碎土状石墨来制备。所述负极活性材料还可在所述复合粒子的表面上包含由无定形或准晶体碳构成的涂层，所述涂层的厚度可以是0. 01 5 μ m。在所述结晶石墨粉粒子的拉曼光谱中，在1360cm-1处的峰值强度(I136tl)相对于 1580cm-1处的峰值强度(I1580)之比(WW可以是0. 1 0.5，具体地可以是0. 1 0.3。所述无定形或准晶体碳可由无定形或准晶体碳前驱体形成，所述无定形或准晶体碳前驱体选自蔗糖(sucrose)、酚醛树脂(phenolic resin)、萘树脂(naphthalene resin)、 聚乙烯醇树脂(polyvinyl alcohol resin)、糠醇(furfuryl alcohol)树脂、聚丙烯腈树脂 (polyacry lonitri Ie resin)、聚酉先胺树月旨(polyamide resin)、口夫口南树月旨(furan resin)、 纤维素树脂(cellulose resin)、苯乙烯树脂(styrene resin)、聚酰亚胺树脂(polyimide resin)、环氧丰对月旨(epoxy resin)或聚氣乙;I；希丰对月旨(vinyl chloride resin)白勺硬碳(hard carbon)原料；以及煤浙青、石油浙青、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、中间相浙青 (mesophase pitch)、焦油或低分子量重油的软碳(soft carbon)原料。所述复合粒子中，所述无定形或准晶体碳与所述结晶石墨粉粒子的质量比可以是 0. 5 9. 5 4 6。本专利技术的另一个实施方案提供一种用于可再充电锂电池的负极活性材料的制备方法，包括以下步骤分离或粉碎结晶石墨，以制备平均粒径为0. 2 3 μ m的结晶石墨粉粒子；混合所述结晶石墨粉粒子和无定形或准晶体碳前驱体，以制备混合物；使所述混合物粒子化，以制备平均粒径为4 40 μ m的复合粒子；及对所述复合粒子进行热处理，以使所述无定形或准晶体碳前驱体碳化。本专利技术的又一个实施方案提供一种用于可再充电锂电池的负极活性材料的制备方法，包括以下步骤分离或粉碎土状石墨，以制备平均粒径为0. 2 3 μ m的结晶石墨粉粒子；混合所述结晶石墨粉粒子和无定形或准晶体碳前驱体，以制备混合物；使所述混合物粒子化，以制备平均粒径为4 40 μ m的复合粒子；及对所述复合粒子进行热处理，以使所述无定形或准晶体碳前驱体碳化。所述负极活性材料的制备方法还可以包括以下步骤利用无定形或准晶体碳前驱体来涂覆无定形或准晶体碳前驱体已经碳化了的所述复合粒子。所述无定形或准晶体碳前驱体可选自酚醛树脂(phenolic resin)、萘树脂(naphthalene resin)、聚乙烯醇树脂(polyvinyl alcohol resin)、聚酰胺树脂 (polyamide resin)、呋喃树脂(furan resin)、环氧树脂(印oxy resin)或聚氯乙烯树脂 (vinyl chloride resin)的硬碳(hard carbon)原料；以及煤浙青、石油浙青、焦油或低分子量重油的软碳(soft carbon)原料。所述热处理可以在900 3000°C的温度下进行。本专利技术的又一个实施方案提供一种可再充电锂电池的负极，其包含所述负极活性材料。 本专利技术的再一个实施方案提供一种可再充电锂电池，其包括正极，包含能够使锂离子嵌入及脱嵌的正极活性材料；负极，包含所述负极活性材料；及电解质。本专利技术的其他实施方案的具体内容包含在以下的详细说明中。根据本专利技术的一个实施方案的负极活性材料用于可再充电锂电池时，表现出高倍率充放电性能等优异的电化学性能。附图说明 图1是根据本专利技术一个实施方案的负极活性材料的剖面示意图。图2是根据本专利技术另一个实施方案的负极活性材料的剖面示意图。图3是实施例1的粉碎之前的土状石墨的扫描电子显微镜照片，图4是实施例1的粉碎之后的土状石墨的扫描电子显微镜照片。图5是实施例1的复合粒子的扫描电子显微镜照片。图6是比较例1的由鳞片状天然石墨粒化成球状的石墨粒子的扫描电子显微镜照片，图7是比较例1的由鳞片状天然石墨粒化成球状的石墨粒子的高倍率扫描电子显微镜照片。图8是实施例1的结晶石墨粉粒子及复合粒子的粒度分析曲线图。图9至图11分别是实施例4至6的结晶石墨粉粒子的粒度分析曲线图。图12是比较例1的由鳞片状天然石墨粒化成球状的石墨粒子的粒度分析曲线图。图13是比较例2的土状石墨的粒度分析曲线图。图14至图17分别是比较例3至比较例6的结晶石墨粉粒子的粒度分析曲线图。图18是实施例1的结晶石墨粉粒子的X射线衍射图案。图19是比较例1的鳞片状天然石墨的X射线衍射图案。图20是实施例1的结晶石墨粉粒子的拉曼光谱图。图21是比较例1的鳞片状天然石墨的拉曼光谱图。图22至图观分别是用来表示根据实施例1至实施例7制造的半电池高倍率充放电性能的曲线图。图四至图34分别是用来表示根据比较例1至比较例6制造的半电池高倍率充放电性能的曲线图。图中主要部分的附图标记 1、2:复合粒子 10 结晶石墨粉粒子 20 无定形或准晶体碳 30 涂层 具体实施例方式下面，详细地说明本专利技术的实施方案。但是，下述实施方案是作为本专利技术的示例来提出的，并不是用来限定本专利技术，本专利技术的范围应由权利要求的范围而定。图1是构成本专利技术一个实施方案的负极活性材料的复本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于，包含无定形或准晶体碳基体；及由平均粒径为０．２～３μｍ、且分散于所述基体中的结晶石墨粉粒子形成的复合粒子，所述复合粒子的平均粒径为４～４０μｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR10-2008-00998452008年10月10日1.一种用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于，包含无定形或准晶体碳基体；及由平均粒径为0. 2 3 μ m、且分散于所述基体中的结晶石墨粉粒子形成的复合粒子，所述复合粒子的平均粒径为4 40 μ m。2.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于所述结晶石墨粉粒子是通过分离或粉碎结晶石墨来制备的。3.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于所述结晶石墨粉粒子是通过分离或粉碎土状石墨来制备的。4.根据权利要求1所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于所述复合粒子包括构成所述基体的无定形或准晶体碳在所述结晶石墨粉粒子相互分离的状态下包覆每粒所述结晶石墨粉粒子。5.根据权利要求1至4中任何一项所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于在所述复合粒子的表面上还包含由无定形或准晶体碳构成的涂层。6.根据权利要求5所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于所述涂层的厚度为0.01 5μπι。7.根据权利要求1至4中任何一项所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于在所述结晶石墨粉粒子的拉曼光谱中，在1360cm—1处的峰值强度(I136tl)相对于 1580cm—1 处的峰值强度(I1580)之比(I1360/Ii58o)为 0. 1 0. 5。8.根据权利要求1至4中任何一项所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于在所述结晶石墨粉粒子的拉曼光谱中，在1360cm—1处的峰值强度(I136tl)相对于 1580cm—1 处的峰值强度(I1580)之比(I1360/Ii58o)为 0. 1 0. 3。9.根据权利要求1至4中任何一项所述的用于可再充电锂电池的负极活性材料，其特征在于所述无定形或准晶体碳由无定形或准晶体碳前驱体形成，所述无定形或准晶体碳前驱体选自蔗糖、酚醛树脂、萘树脂、聚乙烯醇树脂、糠醇、聚丙烯腈树脂、聚酰胺树脂、呋喃树脂、纤维素树脂、苯乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂或聚氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣满，
申请(专利权)人：江原大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR