一种双重修饰的锂离子电池负极材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双重修饰的锂离子电池负极材料及制备方法，该锂离子电池负极材料包括中间相碳微球，且中间相碳微球表面修饰有三聚氰胺分解物和氟化锂；其制备方法包括：将中间相碳微球、导电剂、三聚氰胺混合，在保护气氛下热处理，得到导电剂和三聚氰胺分解物共包覆的中间相碳微球；将导电剂和三聚氰胺分解物共包覆的中间相碳微球转移至含锂化合物的水溶液中，再向体系中加入含氟化合物的水溶液，得到前驱体粉末；在保护气氛下，将前驱体粉末热处理，即得产物。本发明专利技术将氟化锂和三聚氰胺分解物均匀地包覆在MCMB表面，稳定了固态电解质膜的结构，提升了MCMB的循环稳定性，克服了现有离子电池负极材料的电池循环稳定性差的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种双重修饰的锂离子电池负极材料及制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种双重修饰的锂离子电池负极材料及制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)作为一种将电能和化学能进行高度可逆转化的储能装置，自1991年商业化以来，就广泛受到研究人员的青睐。经过30多年的发展，高能量密度、高循环稳定性和环保的LIBs已经主导了储能市场，深刻改变了人们的日常生活，特别是随着便携式电子设备和电动汽车的出现，在通讯、学习、娱乐和交通方式等方面产生了重大的影响。
[0003]目前，商业应用的离子电池负极材料包括石墨和中间相碳微球等，但是上述材料存在循环稳定性差等问题。研究发现对离子电池负极材料表面进行包覆能抑制负极材料表面与电解液产生的副作用，提升其循环稳定性，但是现有的离子电池负极材料包覆技术仍然存在包覆效果差、循环稳定性差等问题。
[0004]综合上述，亟待一种包覆效果良好、循环稳定的锂离子电池负极材料表面修饰的新技术，以提高锂离子电池负极材料的电化学性能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种双重修饰的锂离子电池负极材料及制备方法，氟化锂和三聚氰胺双重修饰MCMB作为锂离子电池负极材料，氟化锂和三聚氰胺分解物均匀的包覆在MCMB表面，稳定了固态电解质膜的结构，提升MCMB的循环稳定性，该方法得到了性能优异的锂离子电池电极材料，克服了现有石墨、MCMB作为离子电池负极材料，电池循环稳定性差的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，一种双重修饰的锂离子电池负极材料，包括：中间相碳微球；中间相碳微球表面修饰有三聚氰胺分解物和氟化锂。
[0007]进一步地，三聚氰胺分解物包括石墨化氮化碳。
[0008]进一步地，中间相碳微球表面还包覆有导电剂。
[0009]更进一步地，导电剂包括：炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或者多种。
[0010]本专利技术的另一专利技术目的，在于提供上述双重修饰的锂离子电池负极材料的制备方法，包括：将中间相碳微球、导电剂、三聚氰胺以100：(2~15)：(50~500)的质量比混合，在氮气或者氩气的保护气氛下，在400℃~700℃的温度条件下热处理2h~10h，得到导电剂和三聚氰胺分解物共包覆的中间相碳微球；将导电剂和三聚氰胺分解物共包覆的中间相碳微球转移至含锂化合物的水溶液中，再向体系中加入含氟化合物的水溶液，搅拌2h~6h，所得产物经清洗、干燥，得到前驱体粉末；
在氮气或者氩气的保护气氛下，将前驱体粉末在300℃~600℃的温度条件下热处理2h~10h，所得产物即为双重修饰的锂离子电池负极材料。
[0011]进一步地，含锂化合物的水溶液中的含锂化合物的质量占中间相微球质量的0.1%~5%；含氟化合物的水溶液中的含氟化合物的质量占中间相微球质量的0.1%~5%。
[0012]进一步地，含氟化合物包括：氟化铵、四氟化铪、二氟化铍、氟化铷、氟化锆中的一种或者多种。
[0013]更进一步地，含锂化合物包括：硝酸锂、铬酸锂、硫酸锂、氯化锂、碳酸锂、高锰酸锂中的一种或者多种。
[0014]进一步地，锂化合物的水溶液的浓度为2g/L~8g/L。
[0015]进一步地，含氟化合物的水溶液的浓度为1g/L~4.5g/L。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例提供一种氟化锂和三聚氰胺分解物双重修饰中间相碳微球（MCMB）作为锂离子电池负极材料的制备方法，以MCMB、导电剂、三聚氰胺、含锂化合物和含氟化合物为原材料，对MCMB进行氟化锂和三聚氰胺分解物的双重修饰。氟化锂和三聚氰胺分解物均匀、致密地包覆在MCMB表面，稳定了在充放电过程中形成的固态电解质膜的结构，提升了MCMB的循环稳定性。同时，由于预先使用了氟化锂，类似于构建了人工固态电解质膜，减少了锂的消耗，从而提高了MCMB的比容量。并且由于三聚氰胺分解物是一种半导体材料，能有效阻止电解液和电极材料发生副反应。另外由于提前加入了导电剂可以克服修饰层导电性差的问题。该方法得到了性能优异的锂离子电池电极材料。本专利技术实施例成本低廉易得，在制备电极材料的过程中，操作简单，工艺时间短，只需经过一步热处理即可，适合大规模产业化发展。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例得到的双重修饰的锂离子电池负极材料LFC2和原始MCMB组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0019]图2是本专利技术实施例制备的LFC2和LFC1组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0020]图3是本专利技术实施例制备的LFC2和LFC3装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0021]图4是本专利技术实施例LFC2和LFC4组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0022]图5是本专利技术实施例LFC2和LFC5组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0023]图6是本专利技术实施例LFC6组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0024]图7是本专利技术实施例LFC7组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的
循环曲线图。
[0025]图8是本专利技术实施例LFC8组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0026]图9是本专利技术实施例LFC9组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0027]图10是本专利技术实施例LFC10组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
[0028]图11是对比例制备的氟化锂修饰的锂离子电池负极材料组装成的锂离子电池分别在0.2A
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1的电流密度下的循环曲线图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双重修饰的锂离子电池负极材料，其特征在于，包括：中间相碳微球；所述中间相碳微球表面修饰有三聚氰胺分解物和氟化锂。2.根据权利要求1所述的双重修饰的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述三聚氰胺分解物包括石墨化氮化碳。3.根据权利要求1所述的双重修饰的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述中间相碳微球表面还包覆有导电剂。4.根据权利要求3所述的双重修饰的锂离子电池负极材料，其特征在于，所述导电剂包括：炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或者多种。5.如权利要求1~4中任一项所述的双重修饰的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括：将中间相碳微球、导电剂、三聚氰胺以100：(2~15)：(50~500)的质量比混合，在氮气或者氩气的保护气氛下，在400℃~700℃的温度条件下热处理2h~10h，得到导电剂和三聚氰胺分解物共包覆的中间相碳微球；将所述导电剂和三聚氰胺分解物共包覆的中间相碳微球转移至含锂化合物的水溶液中，再向体系中加入含氟化合物的水溶液，搅拌2h~6h，所得产物经清洗、干燥，得到前驱体粉末；在氮气或者氩气的保护气...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓波，童卓雅，谢明明，贾传坤，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：