一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108550809A(43)申请公布日2018.09.18(21)申请号201810322087.2B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2018.04.11(66)本国优先权数据201710883320.X2017.09.26CN(71)申请人山东理工大学地址255000山东省淄博市高新技术产业开发区高创园A座313室(72)发明人周晋王立赵增典(74)专利代理机构淄博佳和专利代理事务所37223代理人蔡士超(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料(57)摘要一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，属于锂离子电池负极材料领域。其特征在于：利用磁力搅拌研磨的方法，对天然鳞片石墨进行研磨或撞击，得到一种纳米碳材料，再经高温热解制得的。该材料的外层是无定型的硬碳材料，内部则保留了石墨原来的层状结构，因此是一种硬碳和石墨的复合材料。与商品石墨负极材料相比，该材料具有更高的比容量，更好的循环性能和倍率性能。该材料的制备方法简单高效，可应用于电能存储领域。CN108550809ACN108550809A权利要求书1/1页1.一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于，制备步骤为：1）将80目天然鳞片石墨和磁性不锈钢针按照质量比1:90~110放入研磨罐中，通入惰性气并密封，室温下研磨罐内的物料在磁力搅拌机上研磨5.5h~6.5h使研磨均匀，筛分得到纳米碳材料；2）将纳米碳材料在惰性气氛下由室温升温至600℃~1400℃，在该温度下进行高温热处理100min~140min，然后冷却至室温，即得到硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料。2.根据权利要求1所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：步骤1）中筛分所得的纳米碳材料为颗粒直径20nm~60nm的碳颗粒，所得的纳米碳材料的表面为无序的sp3杂化的硬碳。3.根据权利要求2所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的纳米碳材料为颗粒直径35nm~45nm的碳颗粒。4.根据权利要求1所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：步骤2）中所述的高温热处理的温度为800℃~1200℃，升温速率为4.5℃/min~5.5℃/min。5.根据权利要求4所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的升温速率为5℃/min。6.根据权利要求1所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：所述的磁力搅拌机通循环冷却水降温，研磨结束继续通循环水冷却。7.根据权利要求1所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：步骤1）中所述的80目天然鳞片石墨和磁性不锈钢针的质量比为1:97~103。8.根据权利要求1所述的一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，其特征在于：步骤1）中所述的研磨罐内的物料在磁力搅拌机上研磨5.8h~6.2h。2CN108550809A说明书1/5页一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料技术领域[0001]一种硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料，属于锂离子电池负极材料领域。背景技术[0002]锂离子电池由于具有高能量密度、输出电压高、无记忆效应的优点被广泛应用于手机、笔记本等小型移动电子产品领域，并且在动力电池和储能电池等领域也表现出令人瞩目的发展前景。目前商用的锂电池负极材料主要是石墨，但是石墨比容量较低（理论容量仅为372mAh/g），并且其倍率性能较差，在高倍率充放电时存在安全隐患。因此必须开发一些新型的比容量高、倍率性能好的锂离子电池负极材料。[0003]硬碳是指难石墨化的碳，其具有较高的比容量、低造价和循环寿命长的优点引起了人们的极大兴趣。目前硬碳的制备方法主要有水热法、生物质热解法、高分子聚合物热解法等。目前制备硬碳材料的方法存在能耗高且生产工艺复杂，污染大，材料性能不太稳定的特点。磁搅拌研磨法相比较其他方法具有制备工艺简单，生产成本低，制备效率高，材料性能稳定的优点。磁搅拌研磨制备的纳米碳材料是一种边缘为无定型的硬碳材料，内部保留了石墨的片层结构的硬碳/石墨的复合材料。该材料不但能够提供较大的比表面积，可以和电解液充分接触，并且尺寸减小后缩短了锂离子的扩散路径，有利于锂离子的传输扩散，从一定程度上提高电池的容量和倍率性能。本发明采用磁搅拌研磨的方法制备硬碳/石墨复合多孔纳米碳材料。发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能耗低、工艺简单、无污染的硬碳/石墨复合锂离子电池负极材料的制备方法。[0005]本发明解