本发明专利技术属于电动车用电池负极材料领域，更具体地说，是涉及一种电动车用新型高倍率改性炭复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供了一种充放电性能更好的电动车用新型高倍率改性炭复合材料及其制备方法。其由普通炭素粉体材料、纳米粉体材料和储能材料组成，三种材料的重量比依次为5～10∶1.0～4.0∶0.1～2.0。其制备过程依次为原料制备、热压成型、低温热处理、改性处理、中温炭化、石墨化和后期处理。本发明专利技术不仅工艺操作简单，而且材料性能也大大得到了改善，特别是大电流充放电效率提高明显，20C/0.2C效率可达95.0%，1C充20C放循环能达1000次以上，1C充30C放循环能达500次以上，1C充放电循环次数可大于2500次。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动车用电池材料领域，更具体地说，是涉及。
技术介绍
为了应对节能减排和石油资源日渐匮乏的双重压力，大多数国家都将发展新能源汽车视为振兴本国汽车产业和节能减排的最重要途径，因这样一来，混合动力车和电动汽车走俏，车用锂电池成全球当前的研究热点。因为车用锂离子电池具有使用寿命长(1000-2000次)、电压高、体积小(比Ni-MH电池小30%)、品质轻、比能量高(比Ni-MH蓄电池高I倍)等方面的优点，与和Ni-MH电池相比,锂离子动力电池完全适合电动轿车起动时需要短时间(几秒)的大电流放电、加速爬坡时的快速放电以及长的续驶能力，因此锂离子动力电池替代铅 酸电池和Ni-MH电池应用于电动车有望实现长距离、高寿命、高效率的目标。但是，在车用锂二次电池中，材料的突破更是至关重要。商用锂离子电池的生产中负极仍以普通石墨类材料为主。普通石墨作为车用动力锂离子电池负极材料，不仅它的可逆容量低，而且它的高倍率充放电性能差，在电解质中的循环稳定性能也表现较差。最近经过大量研究发现，把普通炭素材料经过改性与复合处理，不仅能较大地提高材料的高倍率充放电性能，还能很好地提高电极的循环性能。迄今为止，大多车用动力锂离子电池负极材料研究都没有彻底地解决好材料的大倍率充放电性能和循环稳定性能，他们的研究主要集中在炭素材料的包覆改性上，包覆改性类炭素材料很难解决好材料的大倍率充放电性能和循环稳定性能，这类材料只能应用在小型电动工具上，在电动车上应用受到了很大的限制，尤其是在电动车启动和上下坡时表现出的问题很难解决。我们是利用新型炭材料将其进行纳米粉体化后再进行复合改性，这样不仅解决了材料的大倍率充放电性能，还解决了材料的循环稳定性能。与本专利技术很接近的现有技术如下 中国专利第200410015219. 5号中所公开的一种改性石墨电池负极材料及其制备方法J. Power Sources81-82 (1999) 368-378报道了在石墨表面通过真空镀上一层金属膜Ag、Au、Bi、In、Pb、Pd、Sn、Zn等；中国专利第1810718A号中所公开的一种锂离子电池负极高性能结构炭及其制备方法和用途，它是以中间相炭微粉为主混合纳米材料后定型改性的碳负极材料。然而，在普通炭素材料表面进行金属膜包覆，虽能改善首次放电效率和循环性能，但根本不能彻底解决大倍率充放电性能的问题，因为金属膜渡在普通炭素材料表面只能提高石墨的可逆容量，改善导电性能，但是其操作方法工艺复杂，难以控制镀层厚度，不易产业化；使用中间相炭微粉为主混合纳米材料后定型改性的碳负极材料，在大多情况下不是加工性能差就是与电解液的相容性能不好，导致材料一致性不好；还有以新型导电炭材料为核，无定型的高分子裂解碳为壳的炭负极材料虽然与电解液的相容性能很好，但由于表层为纳米级孔洞，这样会导致材料比表面积过大，会造成不可逆容量的增加，首次效率降低，还会使材料的循环稳定性变差。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供了一种种充放电性能好的电动车用新型高倍率改性炭复合材料及其制备方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术采用如下技术方案。其由普通炭素粉体材料、纳米粉体材料和储能材料组成，三种材料的重量比依次为 5 10 1. 0 4· O O. Γ2. O。所述的普通炭素粉体材料为石油焦、针状焦、浙青焦、中间相碳微球、高纯微晶石墨、等静压石墨、天然石墨粉中的一种以上。所述普通炭素粉体材料的固定碳量为95. 09Γ99. 999%，粒度要求D50=3 20um， D90=8 45um,振实密度为O. 6 I. 4g/cc,比表面积为O. 6 10. O m2/g。所述的纳米粉体材料为纳米碳纤维、碳纳米管、聚丙烯纤维、线型木炭粉、气相生长炭纤维、浙青基纤维粉、石墨烯、超导炭黑、乙炔黑中的一种以上。所述的纳米粉体材料固定碳量95. 09Γ99. 999%，振实密度为O. 05 O. 4g/cc。所述的储能材料为聚糠醛热解炭、乙炔黑微孔碳、酚醛树脂热解炭、脲醛树脂、苯酚糠醛、橡胶热解炭、聚氯乙烯热解微孔炭、ABS树脂改性炭、丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂热解炭、聚氨酯中的一种以上，材料粒度要求D90为3.O 8. Oum,容量为 280 580mAh/g。其制备过程依次为原料制备、热压成型、低温热处理、改性处理、中温炭化、石墨化和后期处理。具体的制备步骤为， (1)原料制备 将固定碳量为95. 09Γ99. 999%的普通炭素粉粉碎分级，分级粒度要求D50=3 20um，D90=8 45um，振实密度为O. 6 I. 4g/cc,比表面积为O. 6 10. O m2/g的颗粒；然后将固定碳含量95. 09Γ99. 999%，振实密度为O. 05 O. 4g/cc的纳米粉体材料和粒度要求D90为3.O 8. Oum,容量为280 580mAh/g的储能材料，进行混合至均匀，混合粉体材料中常用炭素粉体材料、纳米粉体材料和储能材料的重量比依次为5 10 :1. (Γ4. O O. Γ2. O ； (2)热压成型 向步骤(I)得到的混合粉体材料中加入粘结剂进行捏合搓揉，二者的重量比为10 O.f 4.0，搓揉好后，然后热压成型； (3)低温热处理 将步骤(2)的得到的成型的块料进行热处理，热处理温度为30(T700°C，热处理时间为2.O 12. O小时，热处理过程中通入氮气、惰性气体中的一种以上进行保护； (4)改性处理 将步骤(3)得到的材料进行粉碎分级处理,分级粒度要求D50=3 20um, D90=8 45um,然后再与改性剂均匀混合进行表面包覆改性，二者重量比为10 :0. 5^2. O ； (5)中温炭化 取出表面包覆改性后的粉体进行热处理，炭化温度为70(Tl50(TC时，炭化时间为8 48小时，炭化过程中通入氮气、惰性气体中的一种以上进行保护； (6)石墨化石墨化温度为2200°C 3200°C，处理时间为5 60小时，在石墨化过程中通入惰性气体进行保护，接着通入氯气进一步进行高温提纯； (7)后期处理 将石墨化处理后的粉体先进行分选，分选要求DlO为4 lOum，然后进行筛分，筛网目数为10(Γ600目，最后包装即可。本专利技术的有益效果 本专利技术不仅工艺操作简单，而且材料性能也大大得到了改善，特别是大电流充放电效率提高明显，20C/0. 2C效率可达95. 0%，IC充20C放循环能达1000次以上，IC充30C放循环能达500次以上，IC充放电循环次数可大于2500次；本专利技术打破了以往包覆改性的单一思路，通过以普通炭素和纳米导电材料为核再复合一种新型储能材料后经过表面包覆改性处理，其方法在锂离子电池材料制作中开辟了新途径，为电动车用锂离子电池材料提供了新的思路和方法。 具体实施例方式 实施例I: 使用固定碳含量为99. 2%的石油焦，然后进行粉碎分级，分级后粒度为D10=6. 8um,D50=14. 9um, D90=25. 7um，振实密度为0. 8g/cc，比表面积为2. 6 m2/g的微粉颗粒；固定碳量为95. 8%，振实密度为O. 15g/cc的纳米碳纤维；容量为312mAh/g，D90=4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，其由普通炭素粉体材料、纳米粉体材料和储能材料组成，三种材料的重量比依次为5~10：1.0~4.0：？0.1~2.0。
【技术特征摘要】
1.一种电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，其由普通炭素粉体材料、纳米粉体材料和储能材料组成，三种材料的重量比依次为5 10 :1. (Γ4. O O. Γ2. O。2.根据权利要求I所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，所述的普通炭素粉体材料为石油焦、针状焦、浙青焦、中间相碳微球、高纯微晶石墨、等静压石墨、天然石墨粉中的一种以上。3.根据权利要求I所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，所述普通炭素粉体材料的固定碳量为95. 09Γ99. 999%，粒度要求D50=3 20um，D90=8 45um，振实密度为O. 6 I. 4g/cc,比表面积为O. 6 10. O m2/g。4.根据权利要求I所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，所述的纳米粉体材料为纳米碳纤维、碳纳米管、聚丙烯纤维、线型木炭粉、气相生长炭纤维、浙青基纤维粉、石墨烯、超导炭黑、乙炔黑中的一种以上。5.根据权利要求I所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，所述的纳米粉体材料固定碳量95. 09Γ99. 999%，振实密度为O. 05 O. 4g/cc。6.根据权利要求I所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料，其特征在于，所述的储能材料为聚糠醛热解炭、乙炔黑微孔碳、酚醛树脂热解炭、脲醛树脂、苯酚糠醛、橡胶热解炭、聚氯乙烯热解微孔炭、ABS树脂改性炭、丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂热解炭、聚氨酯中的一种以上，材料粒度要求D90为3. O 8. Oum，容量为 280 580mAh/g。7.—种权利要求I所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料的制备方法，其特征在于，其制备过程依次为原料制备、热压成型、低温热处理、改性处理、中温炭化、石墨化和后期处理。8.根据权利要求7所述的电动车用新型高倍率改性炭复合材料的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤为， (1)原料制备 将固定碳量为95. 09Γ...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶涛，蔡奉翰，曲洪财，单秉福，常正笑，贾东镇，姜爱洁，王丽琼，
申请(专利权)人：辽宁弘光科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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