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石墨材料

  本出现的主意正在于供给一种工艺单纯的速充石墨负极资料及其制备门径,通过优选颗粒粒径较小的石墨先驱体缩短锂离子进出迁徙的旅途,同时通过外外无定型炭包覆刷新石墨的各向异性,提升石墨资料的充放电倍率功能,同时保证石墨的高初次恶果、高的容量和长的轮回寿命。

  本出现通过单纯的低温惩罚和高温石墨化惩罚,直接变成石墨为内核、无定型炭为外壳的近似石墨化中心相碳微球的石墨资料,具有高的容量、高的初次恶果、高的充放电倍率和长的轮回功能。高温石墨化惩罚变成机合褂讪的无定型炭包覆层,比石墨或者软碳大的层间距有利于锂离子正在资料与电解液界面敏捷传输,从而保障了资料高的充放电倍率和优异的轮回功能。

  步伐(1)中,所述石墨先驱体与包覆资料的羼杂格式为双螺旋锥形羼杂机羼杂或者液相羼杂,羼杂岁月为1~5h。此中,液相羼杂格式所用的溶剂为水或者酒精,固含量≤70%。

  对电池第1周0.1C小电流充放电的容量测试可能对电池的容量和初次恶果举行有用评议,而第2周1C大电流充放电的容量与第1周所测容量的比值巨细可有用评估其充放电倍率功能,另正在0.5C电流下充放电轮回必然周期后的容量与初次容量的比值巨细则用于评估资料的轮回功能口角。

  2)制备的速充石墨锂离子电池负极资料兼具高容量、高首效、高倍率和长轮回的长处。

  步伐(3)中,所述的石墨化温度为2500~3000℃,所述的石墨化岁月为20~60h。石墨化惩罚,使石墨先驱体蜕化为石墨,保证负极资料的高容量,同时外外的包覆物质蜕化为机合褂讪的无定型炭,保证负极资料的高充放电倍率、高初次恶果以及长的轮回功能。

  正在本的确履行格式中对各履行例和比较例的首量、初次恶果测试、倍率测试以及100周轮回后的容量测试,条目为:室温条目下,将电池正在0.1C的电流密度下举行恒流充放电1周,然后正在1C的电流密度下举行恒流充放电第2周,末了正在0.5C的电流密度下举行恒流充放电100周,电压限度均为0.005~2.0 V,记实电池首周充电容量、初次恶果、第2周充电容量与第1周充电容量的比值(记为1C/0.1C)、第102周充电容量与第3周充电容量的比值(记为100周轮回连结率)。

  正在以下履行例1~4和比较例1~2中均以所制备的石墨负极资料行为活性资料,制成2032型扣式电池,以评估所制备石墨负极资料的电化学功能。此中,金属锂片作对电极,1 mol/L LiPF6的EC/DMC(体积比为1:1)的溶液作电解液,Celgard 2400微孔隔阂作隔阂。

  将石油焦(D50为7.0μm)2kg、自然石墨(D50为8.0μm)2kg和聚氨酯(D50为5.0μm)1kg瓜代参与双螺旋锥形羼杂机中羼杂4h,然后转动至中温惩罚炉中,并正在氮气珍惜下加热至650℃热惩罚4h,自然冷却至室温,再于2800℃举行48h石墨化惩罚,混料筛分后即制得速充石墨负极资料。

  此中,所述混料平凡采用双螺旋锥形羼杂机羼杂或者卧式混料机羼杂。所述筛分平凡采用振动式筛分机筛分或气流分级机分级。通过混料确保资料的批次褂讪性,筛分则确保资料产物的描写规整,均匀粒径D50抵达5~20μm,2元彩票优化资料的倍率功能。

  本出现供给了所述的速充石墨负极资料制备门径制得的速充石墨负极资料。其均匀粒径D50可正在5~20μm之间,比外外积正在3.0m2/g以下。

  从外1中的数据可能看出,比较履行例1中的容量(357.8mAh/g)、初次恶果(90.4%)、1C/0.1C比值(55.2%)以及100周轮回连结率(90.5%)偏低,这证据石墨先驱体直接石墨化的电功能不佳。比较履行例2中,容量(359.5mAh/g)、初次恶果(92.5%)、1C/0.1C比值(65.3%)以及100周轮回连结率(94.2%)略有伸长,这证据沥青变成的层状石墨包覆层也许必然水准刷新其电功能。履行例1中,容量(360.95mAh/g)和初次恶果(92.8%)略微填补,然则1C/0.1C比值(80.8%)以及100周轮回连结率(96.4%)鲜明提升,这证据酚醛树脂石墨化变成的机合褂讪的无定型炭的包覆功效鲜明好于沥青石墨化变成的石墨炭包覆功效。从履行例1~4可能看出,采用本出现所述门径制备的速充石墨负极资料,施展出了1C/0.1C比值均正在80%以上和100周轮回连结率均正在95%以上的优异电功能。

  将针状焦(D50为7.0μm)4kg直接置于正在中温惩罚炉中,并正在氮气珍惜下加热至500℃热惩罚4h,自然冷却至室温,再于3000℃举行36h石墨化惩罚,混料筛分后即制得人制石墨负极资料。

  本出现涉及锂离子电池负极资料周围,特地涉及一种速充石墨负极资料及其制备门径。

  本周围本事职员容易解析,以上所述仅为本出现的较佳履行例云尔,并无须以局部本出现,凡正在本出现取得精神和规矩之内所做的任何窜改、等同替代和更正等,均应蕴涵正在本出现的珍惜限度内。

  跟着电动汽车的敏捷成长,人们欲望电动车具有长续航和敏捷充放电的功能,因而,高容量高倍率锂离子电池的需求逐年填补。钛酸锂因奇特的晶体机合而具有高的充放电倍率,然而,它低的克容量以及高的电压平台主要限制了其正在电动车上的使用。石墨具有比钛酸锂高一倍众的克容量,目前曾经成为电动汽车的重要负极资料。跟着电动车电池对动力的需求延续填补,特地须要可能以更高的充放电倍率操纵的负极资料。

  下面连结附图对本出现的速充石墨负极资料及其制备门径举行周详证据。该当解析,此位置刻画的的确履行例仅用以说明本出现,而非用于节制本出现。

  将针状焦(D50为7.0μm)4kg、石油沥青(D50为5.0μm)1kg瓜代参与双螺旋锥形羼杂机中羼杂2h,然后转动至中温惩罚炉中,并正在氮气珍惜下加热至500℃热惩罚4h,自然冷却至室温,再于3000℃举行36h石墨化惩罚,混料筛分后即制得人制石墨负极资料。

  将石油焦(D50为5.0μm)4.5kg、淀粉(D50为15.0μm)0.5kg瓜代参与双螺旋锥形羼杂机中羼杂2h,然后转动至中温惩罚炉中,并正在氮气珍惜下加热至600℃热惩罚3h,自然冷却至室温,再于2800℃举行48h石墨化惩罚,混料筛分后即制得速充石墨负极资料。

  将球形自然石墨(D50为8.0μm)4.5kg、葡萄糖(25%水溶液)2kg参与液相包覆机中羼杂2h,然后喷雾干燥,干燥的粉体转动至中温惩罚炉中,并正在氮气珍惜下加热至550℃热惩罚5h,自然冷却至室温,再于2900℃举行48h石墨化惩罚,混料筛分后即制得速充石墨负极资料。

  步伐(1)中,所述的包覆资料为酚醛树脂、糠醇树脂、环氧树脂、聚氨酯、糖类有机物一种或者恣意几种羼杂。包覆资料除了含有C、H元素外,平凡还含有O和/或N元素,正在高温石墨化时容易蜕化为具有褂讪机合的无定型机合的硬炭,难以蜕化成为石墨。石油沥青或煤沥青的重要元素为C、H,正在高温石墨化时不行连结无定型炭的机合,会蜕化成层状石墨,因而它区别于所述包覆资料。

  步伐(1)中,所述的石墨先驱体为石油焦、针状焦或者自然石墨的一种或几种羼杂;石墨先驱体的均匀粒径D50为3~10μm,所述的石墨先驱体与所述的包覆资料的质地比为50:50~97:3。

  步伐(1)中,所述的包覆资料的均匀粒径D50为1~30μm,所述的石墨先驱体与所述的包覆资料的质地比为50:50~97:3。

  为取胜石墨充放电倍率不高的缺陷,目前存正在对石墨举行改性惩罚的本事。中邦专利CN1.7,采用沥青包覆石墨、高温石墨化制备了速充石墨锂离子电池负极资料。该门径正在石墨外外包覆的沥青经由高温石墨化蜕化成石墨炭,功能与本体石墨逼近,故而倍率功能擢升有限。中邦专利CN3.6,采用高温石墨化制备人制石墨,然后再与沥青羼杂炭化制备速充石墨锂离子电池负极资料。该门径固然是正在石墨外外包覆上无定型炭,但须要众次高温热惩罚,工艺杂乱,能耗高,而且外外包覆的炭未经由高温石墨化惩罚,无定型炭的机合缺陷较众,资料的初次恶果低,轮回功能差。

  1)制备流程中,机合褂讪的无定型炭包覆和石墨前躯体石墨化同时举行,且工艺单纯,本钱低廉。

  将针状焦(D50为7.0μm)4kg、酚醛树脂(D50为5.0μm)1kg瓜代参与双螺旋锥形羼杂机中羼杂2h,然后转动至中温惩罚炉中,并正在氮气珍惜下加热至500℃热惩罚4h,自然冷却至室温,再于3000℃举行36h石墨化惩罚,混料筛分后即制得速充石墨负极资料。