專利名稱：：鋰離子電池負極碳材料的制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及鋰離子電池制造的
技術領域：
，特別與鋰離子電池負極碳材料的制造方法有關。
背景技術：
：鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源，自1990年問世以來，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應用于社會。鋰離子電池工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應、無污染，其以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領了許多領域，如大家熟知的移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等等，且越來越多的國家將該電池應用于軍事用途。鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極材料是碳。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣道理，當對電池進行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。目前常用的碳負極制造方法主要類型有在一定高溫下加熱軟碳得到高度石墨化的碳；將具有特殊結(jié)構(gòu)的交聯(lián)樹脂在高溫下分解得到的硬碳；高溫熱分解有機物和高聚物制備的含氫碳等，但是現(xiàn)有方法制造的負極碳材料大部分為包覆型球形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不利于鋰離子的完全脫嵌，多次循環(huán)產(chǎn)生的沉積鋰，不但降低了電池的容量和循環(huán)壽命，而且容易形成枝晶鋰，使電池內(nèi)部短路，大大降低電池的安全性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種多孔、層狀結(jié)構(gòu)的鋰離子電池負極碳材料的制造方法，使負極碳材料利于鋰離子的脫嵌并增大接受鋰離子的面積，利于SEI膜的形成并拓寬里層鋰離子的脫嵌的路徑，能提高電池的容量，并^:高電池的安全性和循環(huán)性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種鋰離子電池負極碳材料的制造方法，(l)將瀝青以20%~80%的摻配比例溶解在汽油中，并除去其中的不溶成分；(2)將混合物在400。C至700。C的溫度下在氮氣或氬氣氣氛中加熱處理3~30小時，使瀝青充分炭化，并用粉碎機粉碎已炭化的瀝青；(3)將粉碎的炭化瀝青在氮氣或氬氣氣氛中于2000°C-3000。C高溫石墨化加熱處理5~30小時，將賴、淬的瀝青石墨化；(4)將石墨化的瀝青以10%~60%的比例溶解于過氧化氫中，在氧氣氣氛中于80°C~300。C溫度下燒結(jié)2~50小時，即可得到多孔層狀的鋰離子電池負極碳材料。步驟(1)中所述瀝青為煤焦油瀝青或石油瀝青中的一種或兩種的混合物。步驟(1)中以快凝稀釋的方式去除其中的不溶成分。本發(fā)明提供的鋰離子電池負極碳材料孔隙率范圍為30°/-50%,如此大的孔隙率決定了該材料有效表面積較大，該結(jié)構(gòu)不僅利于鋰離子與電解液能夠容易地流向電極內(nèi)部，而且還具有增大鋰離子吸附的表面面積的作用。由此，該材料的更利于接納更多的鋰離子，是一種高容量的材料。如此大的孔隙率決定了該材料有效運載鋰離子的空間較大，3各徑多，該結(jié)構(gòu)利于鋰離子的完全脫嵌，不至于在多次循環(huán)后形成沉積鋰，導致電池內(nèi)部短路而爆炸起火。總之，本發(fā)明改變負極原有球形結(jié)構(gòu)，變成多孔、層狀結(jié)構(gòu)，多孔利于鋰離子的脫嵌，并增大接受鋰離子的面積，層狀不僅利于SEI膜的形成，而且拓寬了里層鋰離子的脫嵌的路徑，從而提高了碳負極的容量，提高了電池安全性和循環(huán)性。圖1為本發(fā)明提供的鋰離子電池負極碳材料做成的電池與普通電池的循環(huán)性能對比圖。具體實施方式一、鋰離子電池負極碳材料的制造將煤焦油瀝青或石油瀝青以20°/。-80%的4參配比例溶解在汽油中，以快凝稀釋的方式去除其中的不溶成分；將瀝青在400。C至700。C的溫度下在N2或Ar氣體氛圍中加熱處理3~30小時，使瀝青充分炭化，粉碎已炭化的瀝青；將粉碎的炭化瀝青在N2或Ar氣體氛圍中于2000~300(TC經(jīng)高溫石墨化加熱處理5~30小時，將#分碎的瀝青石墨化，將石墨化的瀝青以10%~60%的比例溶解于過氧化氫中，在氧氣氣氛中80~30(TC溫度下燒結(jié)2~50小時即可得到多孔層狀高容量的碳負極材料。本發(fā)明4是供的鋰離子電池負極^^材料孔隙率范圍為30%-50%,如此大的孔隙率決定了該材料有效表面積較大，該結(jié)構(gòu)不僅利于鋰離子與電解液能夠容易地流向電極內(nèi)部，而且還具有增大鋰離子吸附的表面面積的作用。該鋰離子電池負極碳材料的分子結(jié)構(gòu)示意圖為A面B面二、采用本發(fā)明提供的鋰離子電池負極碳材料制造電池將碳負極材料按下列配比混料本發(fā)明提供的負極碳材料導電碳CMC(羧曱基纖維素鈉)SBR(丁苯橡膠)=90:3.5:2.5:4將混好的漿料均勻涂到銅箔上，與鋰片組成電池并檢測該負極材料的性能。由于本發(fā)明提供的鋰離子電池負極碳材料更利于接納更多的鋰離子，是一種高容量的材料，經(jīng)檢測負極碳材料的首次充電容量為680mAh/g,首次;故電容量為620mAh/g，庫侖效率達到91.2%，做成才莫擬電池對鋰的容量為700mAh/g,而一般多孔負極材料的庫倫效率均在90%以下，對4里的容量為640mAh/g。三、本發(fā)明提供的鋰離子電池負極碳材料做成的電池與普通電池的循環(huán)性能對比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>如圖1所示，為本發(fā)明提供的鋰離子電池負極碳材料做成的電池與普通電池的循環(huán)性能對比圖，由圖中可見常規(guī)負極材料隨著循環(huán)次數(shù)增多，有效可逆鋰的數(shù)量越來越少，容量衰減也越來越快，本發(fā)明的負極碳材料由于有效表面積大，有效運載鋰離子的空間較大，沉鋰的機會和比例大大減小，可逆比例大大增加，循環(huán)性能自然有很大提高。綜上所述，本發(fā)明是基于原有多孔負極材料的基礎上，調(diào)整制備方法，優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)，形成有利于鋰離子脫嵌的多孔、層狀結(jié)構(gòu)，大大提高材料的容量、循環(huán)性能，并能有效提高材料的安全性能，是負極材料新的發(fā)展方向。權利要求1、鋰離子電池負極碳材料的制造方法，其特征在于包括以下步驟(1)將瀝青以20％～80％的摻配比例溶解在汽油中，并除去其中的不溶成分；(2)將混合物在400℃至700℃的溫度下在氮氣或氬氣氣氛中加熱處理3～30小時，使瀝青充分炭化，并用粉碎機粉碎已炭化的瀝青；(3)將粉碎的炭化瀝青在氮氣或氬氣氣氛中于2000℃～3000℃高溫石墨化加熱處理5～30小時，將粉碎的瀝青石墨化；(4)將石墨化的瀝青以10％～60％的比例溶解于過氧化氫中，在氧氣氣氛中于80℃～300℃溫度下燒結(jié)2～50小時，即可得到多孔層狀的鋰離子電池負極碳材料。2、如權利要求1所述的鋰離子電池負極石友材料的制造方法，其特征在于步驟(l)中所述瀝青為煤焦油瀝青或石油瀝青中的一種或兩種的混合物。3、如權利要求1所述的鋰離子電池負極碳材料的制造方法，其特征在于步驟(l)中以快凝稀釋的方式去除其中的不溶成分。全文摘要本發(fā)明提供一種鋰離子電池負極碳材料的制造方法，將瀝青以20～80％的摻配比例溶解在汽油中，并除去不溶成分；將混合物在400～700℃的溫度下在氮氣或氬氣中加熱3～30小時，使瀝青充分炭化，并粉碎已炭化的瀝青；將粉碎的炭化瀝青在氮氣或氬氣中于2000～3000℃高溫石墨化加熱5～30小時，將粉碎的瀝青石墨化；將石墨化的瀝青以10～60％的比例溶解于過氧化氫中，在氧氣中于80～300℃溫度下燒結(jié)2～50小時，即可得到多孔層狀的鋰離子電池負極碳材料。此法制得的材料利于鋰離子的脫嵌并增大接受鋰離子的面積，利于SEI膜的形成并拓寬里層鋰離子的脫嵌的路徑，能提高電池的容量、安全性和循環(huán)性。文檔編號H01M4/38GK101332990SQ20081002973公開日2008年12月31日申請日期2008年7月25日優(yōu)先權日2008年7月25日發(fā)明者李中延,王自霞申請人:東莞市邁科新能源有限公司