锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102299308A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102299308A(43)申请公布日2011.12.28(21)申请号201110260019.6H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2011.09.03(71)申请人深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司地址518106广东省深圳市光明新区公明办事处西田社区高新技术工业园第8栋(72)发明人岳敏闫慧青邓明华黄友元(74)专利代理机构深圳市中知专利商标代理有限公司44101代理人孙皓林虹(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/133(2010.01)H01M4/1393(2010.01)权利要求书3页说明书15页附图2页(54)发明名称锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池(57)摘要本发明公开了一种锂离子电池负极材料及其制备方法、锂离子电池，要解决的技术问题是提高锂离子电池的放电容量、倍率、吸液以及循环性能。本发明的负极材料，由石墨基体、在石墨基体原位生长的网状碳纳米管和/或纳米碳纤维、和/或混和在石墨基体之间的网状碳纳米管和/或纳米碳纤维、纳米柱状结构组成复合材料。本发明的制备方法包括：在石墨基体材料中加入催化剂，放入炉腔，温度达300～1300℃时，通入碳源气体。本发明与现有技术相比，工艺简化，控制精确，易于重现，材料比表面积增加，导电性提高，放电容量提高10～30mAh/g，10C/1C比率≥94％，用本发明的材料制作电池，可减少导电剂用量，降低锂离子电池成本。CN102938ACCNN110229930802299317A权利要求书1/3页1.一种锂离子电池负极材料，其特征在于：所述锂离子电池负极材料，由石墨基体、在石墨基体表面原位生长的网状碳纳米管和/或碳纤维、和/或混和在石墨基体之间的网状碳纳米管和/或碳纤维组成复合材料，复合材料的晶体层间距d002在0.3356～0.347nm，比表面积在1～20m2/g之间；所述网状碳纳米管和网状碳纤维的质量为石墨基体质量的0.1～15％；所述网状碳纳米管和网状碳纤维具有平均直径100～500nm，平均长度5～100μm。2.一种锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：一、在石墨基体材料中加入质量为石墨基体质量的大于0至5％的催化剂，得到混合物；所述石墨基体为含碳量在85％以上天然鳞片石墨、微晶石墨、人造石墨、碳微球和导电石墨的一种以上，形状为球形、长短轴比为1.0～4.5的类球形、块状和片状的一种以上，其粒度D50为3～40μm；所述催化剂为：铁、钴或镍的硝酸盐、硫酸盐、卤化物或氧化物；二、将混合物放入炉腔中，以0.1～50℃/min的速度升温，同时以0.05～10m3/h的流量通入保护性气体氮气或氩气，当温度达到300～1300℃时，以0.05～10m3/h的流量通入碳源气体，通入时间为0.1～5h；所述碳源气体为甲烷、乙炔、乙烯、CO2、天然气、液化石油气、苯或噻吩；三、采用在炉壁和炉壁内的导热层之间通入冷却水进行降温的方式或炉内自然降温的方式至100℃以下；四、以0.5～50℃/min的升温速度，升温到300～3000℃，保温0.5～10h；五、采用在炉壁和炉壁内的导热层之间通入冷却水进行降温的方式或炉内自然降温方式至100℃以下，停止通入保护性气体氮气或氩气，得到锂离子电池负极材料。3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述加入催化剂采用固相混合，用高速改性混合机、锥形混合机或球磨机进行机械混合，以500～5000r/min的转速，混合5～180min。4.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述加入催化剂采用液相混合，用高速搅拌机或溶胶凝胶混合，以500～8000r/min的速度，混合搅拌5～180min，所用溶剂是水或有机溶剂，有机溶剂为无水乙二醇、丙三醇、异丙醇或丙酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮NMP或二甲基乙酰胺，溶剂的质量是石墨基体质量的0.1～3.0倍，混合温度为10～90℃，再采用喷雾干燥机、抽滤机或冷冻干燥机进行干燥。5.根据权利要求4所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述喷雾干燥进口温度为150～350℃，出口温度为50～150℃，压强为10～100Pa。6.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述将混合物放入旋转炉、管式炉、碳管炉的炉腔中，混合物体积为炉膛容量0.1～50％，以大于0至20rpm的转速旋转炉腔。7.根据权利要求2所述的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述将混合物放入旋转炉、管式炉、碳管炉的炉腔中，以0.1～50℃/min的速度升温，当温度达到300～1300℃时，保持大于0