本发明专利技术涉及一种高容量锂离子二次电池负极炭材料，由重量比为6~30：1的天然石墨和沥青制成。所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其所述天然石墨的粒径为8～27μm，比表面积小于等于5m2/g；所述沥青为煤沥青或者石油沥青。本发明专利技术提供的炭改性材料可以广泛应用于高容量锂离子二次电池负极材料中。本发明专利技术属于复合石墨，循环性能好，电池寿命长，克容量高，压实密度高，比表面积小，加工性能优良。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高容量锂离子二次电池负极的炭材料及其制备方法。
技术介绍
目前，随着国际新能源新材料的迅速发展，各种新能源电动汽车及便携式电子设备、电动工具的广泛使用和高速发展，对化学电源的要求也相继提高，锂离子电池是目前开发比较成功的一种便携式化学电源，它具有电压高、比能量大、放电电压平稳、低温性能良好、安全性能优以及易贮存和工作寿命长等优点。然而，当今电动汽车的广泛应用、电子设备小型化和微型化程度越来越高，对锂离子电池的研究与应用也更加深入。目前，商品化的锂离子电池中负极材料大多采用石墨材料，它的优点是有较高的比容量(〈37211^11/^)，低的电极电位(〈1.(^^.Li+/Li)，高的首次效率，长的循环寿命。石墨材料又因其种类、制备方法和热处理温度不同时，会导致组成和结构上的差异，进而引起嵌入行为与性能的差异。石墨又分为人造石墨和天然石墨，人造石墨具有与电解液相容性好、其嵌、脱速率较大，有较好的载荷特性等。松下公司采用了石墨化的浙青炭微球即以浙青为原料制成的介稳相球状炭，简称MCMB。但是其低的体积比容量和首次效率还有待改进。天然石墨是当前较理想的负极材料，具有成本低、容量较高和压实性能好等特点，如日本三洋公司就采用了天然石墨。缺点是它们对某些电解液比较敏感，又受到理论储锂容量的限制，很难单纯通过改进电池制备工艺来很大幅度提高。因此，具有更高的容量和开发新一代新型负极材料，成为锂离子电池研究领域中的热点课题。曾经，合金材料一度是人们研究的首选，但是其低的首次效率和高的体积效应造成较差的循环稳定性一直未能得到很好的解决，如Hironorid等采用CVD法制备的锡氧化物可逆容量达到600mAh/g,但是其不可逆容量更是达800mAh/g [J.PowerSo μ trees，2001，97-98:229 ]，首次效率明显偏低，其缺点限制了它在锂离子电池中的应用。日立属下的MAXwell公司制备的硅颗粒外包裹无定型碳层的复合体系，虽然改善了硅材料的结构和导电性能，但是由于其工艺过程难于控制，不确定因素多，导致很难实现批量生产。中国专利技术专利CN01807830.3中报道了通过热解硬炭制备的负极材料，因其表面未作修饰，不可逆容量相当高，导致不可逆容量高的原因除了电极液分解形成钝化膜外，材料表面的各种活性基团如羟基，以及其吸附的水分也是形成不可逆容量的主要原因，虽然羟基和水分在热解时已被消除；由于在电池的组装和使用过程中，电极如果和各种活性气体相接触，如C02、O2,也会加大不可逆反应而损失可逆容量,这也是商业化热解炭材料对空气敏感的原因。
技术实现思路
专利技术所解决的技术问题是提供一种高容量锂离子二次电池负极的炭材料及其制备方法。一种高容量锂离子二次电池负极炭材料，由重量比为6 30:1的天然石墨和浙青制成。所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其所述天然石墨的粒径为8 27 μ m，比表面积小于等于5m2/g ;所述浙青为煤浙青或者石油浙青。所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其所述高容量锂离子二次电池负极炭材料是将天然石墨和浙青溶于有机溶剂后再在压力容器中进行液相脱水处理，然后通过包覆改性、低温固化、炭化，最后经高温热处理、冷却筛选后制成。所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其所述制成的炭改性材料为球形或椭球形，平均粒径D50为2 28 μ m，振实密度在0.7 1.5g/cc之间，BET比表面积在1.0 5.0m2/g之间，真实密度0.9 2.20g/cc，其内部有纳米孔，孔径0.2 0.6nm。所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料的制备方法，步骤如下:①备料:将天然石墨和浙青按重量比6 30:1的比例，备好待用；②加料:将备好的原料溶于有机溶剂中，边搅拌边交替加入到压力容器中，继续搅拌I 3小时，接着在8 25分钟内加入总重量5% 20%的反应助剂；③升温:然后升温加热，在6 7小时内，温度升到500 700°C ;其中升温I 4小时时负压抽出上述物质中的挥发分；④保持恒温:在500 700°C保持恒温，时间5 8小时，同时抽出挥发分；⑤自然冷却至室温；⑥高温2000 2800°C进行石墨化处理；其中，所述步骤③④⑤⑥均在防氧化环境下进行。所述的制备方法，其所述的防氧化环境是在非负压抽除状态下通入惰性气体或氢气。所述的制备方法，其所述惰性气体为氮气，其流量为0.5 2m3 / h。所述的制备方法，其所述反应助剂为环烷烃和/或芳香族溶剂。所述的制备方法，其所述芳香族溶剂选自葸油和洗油中的任一种。本专利技术提供的炭改性材料可以广泛应用于高容量锂离子二次电池负极材料中。本专利技术制得的炭改性材料，是以天然石墨为主材，以浙青为改性介质，属于复合石墨，该材料保留了天然石墨高比容量的优点，同时克服了天然石墨循环性能首次效率低，循环性能较差的缺点，具备克容量高，压实密度高，比表面积小，加工性能优良，循环性能好等优点。用于制备锂离子电池，具有很高的电性能，其首次效率和循环性能都得到了明显的提高，能满足锂离子电池对高容量和高循环寿命的需求，能阻止过充和过放，很适合用于高比能量密度锂离子电池。本专利技术属于复合石墨，循环性能好，电池寿命长，克容量高，压实密度高，t匕表面积小，加工性能优良。同时本专利技术最大的特点在于其制备工艺流程简单，过程易于控制，制作成本低，对环境友好等，该材料不仅能满足高倍率容量的需求，能阻止过充和过放，可逆容量和首次效率都得到了明显的提高，在锂离子电池应用中开辟了新途径，适合商业利用。附图说明图1为本专利技术实施例1中的炭改性材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲线.图2为本专利技术实施例2中的炭改性材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲线.图3为本专利技术实施例3中的炭改性材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲线.图4为本专利技术实施例4中的炭改性材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲线.图5为本专利技术实施例5中的炭改性材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲线.图6为本专利技术实施例6中的炭改性材料作为锂离子电池负极材料的首次充放电曲线。具体实施例方式为进一步说明本专利技术，结合以下实施例具体说明:实施例1:①备料:称取天然石墨150g和浙青10g，备好待用；②加料:将备好的原料溶于有机溶剂二硫化碳中，边搅拌边交替加入到压力容器中，继续搅拌3小时，接着在20分钟内加入总重量9%的葸油；③升温:然后升温加热，在6小时内，温度升到500°C进行表面改性处理；其中升温3小时时负压抽出上述物质中的挥发分；④保持恒温:在500°C保持恒温，时间4小时，同时抽出挥发分；⑤自然冷却至室温；⑥高温2000°C，24小时进行石墨化处理后，自然冷却。将得到的粉体过200目筛，筛后的粉体即为改性炭粉样品；上述热处理过程中通入氮气或氢气进行保护，也可以通入其它惰性气体如氩气或其混合气体。所得到的炭改性材料为球形或椭球形，平均粒径D50为20 μ m，振实密度在1.0g/Ce左右，BET比表面积在2.0m2/g左右，真实密度1.25g/cc左右，其内部有大量纳米孔，孔径 0.1 0.6nm。再按94: 6的比例(质量比)称取活性物质改性炭粉和粘结剂聚偏氟乙烯，将其溶于二甲基吡咯烷酮，反复搅拌，使粘结剂与炭粉混合均匀后再将活性物质均匀本文档来自技高网...
【技术保护点】
高容量锂离子二次电池负极炭材料，其特征在于：由重量比为6~30：1的天然石墨和沥青制成。
【技术特征摘要】
1.容量锂离子二次电池负极炭材料，其特征在于:由重量比为6 30:1的天然石墨和浙青制成。2.根据权利要求1所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其特征在于:所述天然石墨的粒径为8 27 μ m，比表面积小于等于5m2/g ;所述浙青为煤浙青或者石油浙青。3.根据权利要求1所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其特征在于:所述高容量锂离子二次电池负极炭材料是将天然石墨和浙青溶于有机溶剂后再在压力容器中进行液相脱水处理，然后通过包覆改性、低温固化、炭化，最后经高温热处理、冷却筛选后制成。4.根据权利要求3所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料，其特征在于:所述制成的炭改性材料为球形或椭球形，平均粒径D50为2 28 μ m,振实密度在0.7 1.5g/cc之间，BET比表面积在1.0 5.0m2/g之间，真实密度0.9 2.20g/cc，其内部有纳米孔，孔径0.2 0.6nm。5.权利要求1-4任一项所述的高容量锂离子二次电池负极炭材料的制备方法，其特征在于:步骤如下: ①备...
【专利技术属性】
技术研发人员：程先桃，王树新，
申请(专利权)人：新乡远东电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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