專利名稱：一種鋰離子電池負極材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子電池領域，特別涉及鋰離子電池用負極材料的制備方法。
背景技術：
天然石墨被廣泛用作鋰離子電池的負極材料，但天然石墨與電解液的相容性較 差，在嵌/脫鋰過程中易發生石墨層的剝離而導致循環性能下降，因而限制了純天然石墨 在鋰離子電池中的應用。無定形炭負極材料與石墨相比，具有循環性能好、嵌/脫鋰時體積 變化小、不易析出金屬鋰以及電池易于達到平衡等優點，但無定形炭在首次充放電過程中 呈現出很大的不可逆容量損失(大于20% )，且存在很大的電壓滯后現象。
發明內容
本發明為克服上述技術缺陷，公開了一種鋰離子電池負極材料的制備方法，可以 明顯改善鋰離子電池的充放電性能和循環性能，還可增強負極材料與電解液的適配性，進 一步改善電池的循環性能。本發明的技術方案如下所述
一種鋰離子電池負極材料的制備方法，在天然石墨上利用酚醛樹脂進行包覆，在天然 石墨表面形成無定形碳包覆層。本發明的鋰離子電池負極材料的制備方法包括如下步驟，
(1)、將適量的酚醛樹脂溶于酒精；
(2)、稱取適量的天然石墨，所述酚醛樹脂和石墨的重量比為10 30100 ；
(3)、將石墨與酚醛樹脂混合、攪拌，在100 160°C下固化；
(4)、將固化產物冷卻至室溫，磨粉；
(5)、將步驟(4)產物進行碳化，碳化條件為升溫至400°C 800°C，保溫 1 3小時，得到負極材料。所述固化溫度為120 135°C。所述碳化條件為升溫至500 800°C，保溫2小時。以重量計，所述酚醛樹脂和天然石墨比例為10 25:100。優選地，所述酚醛樹脂和天然石墨比例為10 20:100。更優選地，所述酚醛樹脂和天然石墨比例為15:100。所述天然石墨為天然微晶石墨。本發明的有益效果在于對天然石墨進行包覆后，石墨平均粒徑增大，石墨表面 比包覆前光滑，在通過樹脂包覆并碳化處理后，在石墨表面形成了一薄層無定形碳，從而得 到一種具有核殼結構的無定形碳包覆石墨負極材料，可以明顯改善鋰離子電池的充放電性 能和循環性能。同時，對天然石墨進行包覆，其負極材料與電解液的適配性更佳，進一步改 善了電池的循環性能。
具體實施例方式本發明公開的的一種鋰離子電池負極材料的制備方法，是在天然石墨上利用酚醛 樹脂進行包覆，從而在天然石墨表面形成無定形碳包覆層，明顯改善了鋰離子電池的充放 電性能和循環性能。下面將通過具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例1
將適量的酚醛樹脂溶于酒精，稱取適量的天然石墨，所述酚醛樹脂和石墨的重量比為 15 :100，將石墨與酚醛樹脂混合、攪拌，在120°C下固化，將固化產物冷卻至室溫，磨粉，然 后進行碳化，碳化條件為升溫至600°C，保溫1. 5小時，得到本發明的鋰離子電池負極材料。為檢驗利用本實施例制備的鋰離子電池負極材料的性能，用該電池負極材料制備 鋰離子電池。其中負極材料導電乙炔黑SBR粘結劑CMC增稠劑為94. 5 1 2. 5 2的質量 比，混合成漿料涂覆到銅箔上并于真空干燥箱內干燥12小時制成負極片，與鈷酸鋰體系正 極組成鋰離子電池，電解液為lmol/1的LiPF6/(EC+DME)，隔膜采用Celgard2400膜(從市 場購買的隔膜)。測試結果表明，鋰離子電池的首次充放電效率達92. 5%，500次循環充放電后，容 量保持率83%。實施例2
將適量的酚醛樹脂溶于酒精，稱取適量的天然微晶石墨，所述酚醛樹脂和石墨的重量 比為10 :100，將石墨與酚醛樹脂混合、攪拌，在130°C下固化，將固化產物冷卻至室溫，磨 粉，然后進行碳化，碳化條件為升溫至550°C，保溫2. 5小時，得到本發明的鋰離子電池負極 材料。為檢驗利用本實施例制備的鋰離子電池負極材料的性能，用該電池負極材料制備 鋰離子電池。鋰離子電池制備方法同實施例1。測試結果表明，鋰離子電池的首次充放電效率達91. 3%，500次循環充放電后，容 量保持率81. 5%。實施例3
將適量的酚醛樹脂溶于酒精，稱取適量的天然微晶石墨，所述酚醛樹脂和石墨的重量 比為25 :100，將石墨與酚醛樹脂混合、攪拌，在135°C下固化，將固化產物冷卻至室溫，磨 粉，然后進行碳化，碳化條件為升溫至700°C，保溫2小時，得到本發明的鋰離子電池負極材 料。為檢驗利用本實施例制備的鋰離子電池負極材料的性能，用該電池負極材料制備 鋰離子電池。鋰離子電池制備方法同實施例1。測試結果表明，鋰離子電池的首次充放電效率達90. 5%，500次循環充放電后，容 量保持率82. 5%。實施例4
將適量的酚醛樹脂溶于酒精，稱取適量的天然微晶石墨，所述酚醛樹脂和石墨的重量 比為30 :100，將石墨與酚醛樹脂混合、攪拌，在155°C下固化，將固化產物冷卻至室溫，磨 粉，然后進行碳化，碳化條件為升溫至700°C，保溫2小時，得到本發明的鋰離子電池負極材 料。
為檢驗利用本實施例制備的鋰離子電池負極材料的性能，用該電池負極材料制備 鋰離子電池。鋰離子電池制備方法同實施例1。測試結果表明，鋰離子電池的首次充放電效率達90. 2%，500次循環充放電后，容
量保持率80. 2%。由上述實施例可以看出，利用本發明制備的鋰離子電池的負極材料其首次充放電 效率達90%以上，500次循環充放電容量保持率在80%以上。本發明對天然石墨進行包覆后，石墨平均粒徑增大，石墨表面比包覆前光滑，在通 過樹脂包覆并碳化處理后，在石墨表面形成了一薄層無定形碳，從而得到一種具有核殼結 構的無定形碳包覆石墨負極材料。可以明顯改善鋰離子電池的充放電性能和循環性能。同 時，對天然石墨進行包覆，其負極材料與電解液的適配性更佳，可以增加電池的循環性能。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求范圍所做的均等變化與 修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋范圍。
權利要求
一種鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于在天然石墨上利用酚醛樹脂進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層。
2.如權利要求1所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟，(1)將適量的酚醛樹脂溶于酒精；(2)稱取適量的天然石墨，所述酚醛樹脂和石墨的重量比為10 30100 ；(3)將石墨與酚醛樹脂混合、攪拌，在100 160°C下固化；(4)將固化產物冷卻至室溫，磨粉；(5)將步驟(4)產物進行碳化，碳化條件為升溫至400°C 800°C，保溫1 3小時，得 到負極材料。
3.如權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述固化溫度 為 120 135°C。
4.如權利要求2所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述碳化條件 為升溫至500 800°C，保溫2小時。
5.如權利要求1-4任意一項所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于以 重量計，所述酚醛樹脂和天然石墨比為10 25:100。
6.如權利要求5所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述酚醛樹脂 和天然石墨比為10 20:100。
7.如權利要求6所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述酚醛樹脂 和天然石墨比為15:100。
8.如權利了要求1所述的鋰離子電池負極材料的制備方法，其特征在于所述天然石 墨為天然微晶石墨。
全文摘要
本發明公開了一種鋰離子電池負極材料的制備方法，在天然石墨上利用酚醛樹脂進行包覆，在天然石墨表面形成無定形碳包覆層。本發明對天然石墨進行包覆后，石墨平均粒徑增大，石墨表面比包覆前光滑，在通過樹脂包覆并碳化處理后，在石墨表面形成了一薄層無定形碳，從而得到一種具有核殼結構的無定形碳包覆石墨鋰離子電池負極材料，可以明顯改善鋰離子電池的充放電性能和循環性能，同時，對天然石墨進行酚醛樹脂包覆制備的鋰離子電池負極材料與電解液的適配性更佳，進一步改善了電池的循環性能。
文檔編號H01M4/139GK101859893SQ20101018825
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年5月27日
發明者吳合年, 孫嘉遙, 李熾強 申請人:深圳市德興富電池材料有限公司