锂离子二次电池的复合负极材料及其制备方法.pdf

本发明公开了一种锂离子二次电池的复合负极材料及其制备方法。本发明的锂离子二次电池的复合负极材料包括氧化球形石墨和中间相炭微球，其质量比为2∶8～7∶3；其制备方法：1.将天然石墨进行球化处理；2.用双氧水氧化经过球化处理的天然石墨；3.将氧化的球形天然石墨再与中间相炭微球按2∶8～7∶3的质量比混合。本发明的优势在于：负极材料采用氧化球形石墨与中间相炭微球混合，充分发挥了各自的优点，以此材料作负极的锂离子二次电池放电容量高，循环性能优异以及性价比高，首次放电容量大于350mAh/g，首次充放电效率大于92％，循环300次仍保留首次容量的90％以上。

1.  该锂离子电池负极材料的制造过程为球化处理的天然石墨经双氧水氧化后与中间相炭微球按一定质量比进行充分混配制得。

2.  根据权利要求1所述的锂离子二次电池复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述的中间相炭微球的平均粒径为8～25μm，振实密度为1.28～2.0g/cm³及范围是0.7～1.8m²/g的比表面积。

3.  根据权利要求1所述的锂离子二次电池复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述天然石墨先经过球形化处理，处理后的平均粒径为3～35μm，振实密度为0.6～1.05g/cm³及范围是2.0～8.0m²/g的比表面积。

4.  根据权利要求1所述的锂离子二次电池复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述球化天然石墨和双氧水在30～100℃的温度范围内进行氧化处理1～10小时，其质量比为1∶1～1∶9。

5.  根据权利要求3所述的锂离子二次电池复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述氧化处理后，降温至室温，进行过滤、干燥。

6.  根据权利要求1所述的锂离子二次电池复合负极材料的制备方法，其特征在于：氧化球形石墨和中间相炭微球进行混配，其质量比为2∶8～7∶3。

锂离子二次电池的复合负极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于锂离子二次电池的复合负极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池是20世纪末开发成功的一种全新的高能绿色电池，其负极材料以炭材料为主，主要有人造石墨和天然石墨两种。其中以中间相炭微球作为主流产品的人造石墨克容量低，一般为320mAh/g，而且价格较高；而天然石墨原材料价格低，理论克容量可以达到372mAh/g，但是由于天然石墨存在比表面高，首次效率低等问题，不能直接应用在锂离子电池中，因此必须经过改性处理。
为了提高人造石墨的电容量，解决天然石墨本身存在的缺陷，本发明是中间相炭微球和改性处理后的天然石墨混配制得的锂离子负极材料，优势在于充分发挥了各自的优点：降低天然石墨的比表面，性价比更合理，提高人造石墨的克容量等。
发明内容
本发明涉及一种用于锂离子二次电池的复合石墨负极材料及其制备方法，更确切的说是一种具有高充放电容量和良好循环性能的混配石墨的制备方法。
本发明的产物为一种锂离子二次电池复合石墨负极材料，所述负极材料为氧化球形石墨和中间相炭微球按照质量比为2∶8～7∶3混配成的复合石墨(电镜照片见图1)。其平均粒径在12～25μm之间，石墨层间距在0.335至0.345nm之间。得到的负极材料充分发挥了天然石墨和中间相炭微球各自的优点，以此材料作负极的锂离子二次电池放电容量高，充放电效率高及循环性能优良。
本发明的复合石墨的锂离子电池负极材料制备方法包括如下步骤：
(1)天然石墨先经过球形化处理；
(2)将球化的天然石墨和双氧水在30至100℃的温度范围内，按质量比1∶1～1∶9进行氧化处理，处理时间为1～10小时；
所说的经球化处理的天然石墨，其平均粒径D50在3～35μm，振实密度为0.6～1.05g/cm³及范围是2.0～8.0m²/g的比表面积。
所说的双氧水为浓度为30％分析纯溶液。
所说的氧化反应在30～100℃的温度范围内，加热回流搅拌1～10小时。
(3)再将上述处理的氧化球形石墨与中间相炭微球按质量比为2∶8～7∶3充分混合，混配成复合石墨；
所说的氧化球形石墨是上述氧化反应后经过过滤、干燥后所得的产物。
所说的中间相炭微球的平均粒径为8～25μm，振实密度为1.28～2.0g/cm³及比表面积为0.7～1.8m²/g。
采用Q/TEZI01-2001 5.7电化学容量的测试标准对所获得的电池负极材料进行检测，其结果如下：
振实密度在1.16g/cm³以上，比表面积在2.7m²/g以下，首次放电容量在350mAh/g以上，首次充放电效率在92％以上，循环300次仍保留首次容量的90％以上。
由上述公开的技术方案看见，本发明的方法，易于实施、比容量高、充放电效率高、循环性能稳定的优点。
附图说明
图1是本发明锂离子二次电池的复合负极材料的电镜照片。
具体实施方式
实施例1～7