本發(fā)明屬于電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，能源日趨匱乏，各國政府和各大汽車企業(yè)正在加緊開發(fā)無排放、無污染的電動車、鋰離子電池作為一種新型的可充電電池，具有工作電壓高、比量大、高能量密度、安全性能好、環(huán)保無污染、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已在移動通訊、筆記本電腦、大規(guī)模儲能等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并將在電動汽車、軍事裝備、航空航天、國防工業(yè)、空間技術(shù)等領(lǐng)域富有廣闊的應(yīng)用前景。這些領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對二次電池的比容量、循環(huán)壽命、倍率性能、低溫性能、安全性等方面提出了更高的要求。鋰電子電池負(fù)極材料的研究備受關(guān)注。
石墨類負(fù)極材料具有循環(huán)效率高、循環(huán)性能好、較低的鋰嵌入/脫嵌電位、合適的可逆容量、資源豐富、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，而成為較為理想的鋰離子電池負(fù)極材料。但是，石墨類材料多具有層狀結(jié)構(gòu)或鱗片狀結(jié)構(gòu)，石墨層間以較弱的范德華力結(jié)合，充電時，隨著溶劑化離子的嵌入，層與層之間會產(chǎn)生玻璃而形成新的表面，有機(jī)電解液在新形成的表面上不斷還原分解形成新的表面，有機(jī)電解液在新的形成的表面上不斷還原分解形成新的sei膜，既消耗大量的鋰離子，加大了首次不可逆容量損失，并由于溶劑化離子的嵌入和脫出引出石墨顆粒的體積膨脹和收縮，致使顆粒間的通電網(wǎng)絡(luò)部分中斷，從而出現(xiàn)石墨類材料特有的層狀結(jié)構(gòu)而限制其有限次的循環(huán)穩(wěn)定性，從而影響其循環(huán)性能。此外，石墨類材料的儲鋰容量較低，且存在放電效率低、對電解液高度靈敏且選擇性高等缺陷，為此急需對石墨類材料進(jìn)行改進(jìn)，以改善提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，使得制備出的鋰離子電池放電容量大，放電效率高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將催化劑以及原料加入到反應(yīng)釜中，攪拌至均勻混合，在300~500℃的溫度條件下恒溫保持3~15h進(jìn)行熱縮聚反應(yīng)，期間保持氣壓10~100mpa條件，制得反應(yīng)混合母液；
步驟2：將洗油加入步驟1制得的反應(yīng)混合母液中，攪拌洗滌10~50min，離心分離后制得中間相小球，在保護(hù)氣體中，以1℃/min~10℃/min的升溫速率將中間相小球在500~1000℃炭化3~9h，制得低溫炭化處理的中間相炭微球；
步驟3：將步驟2中得到的低溫炭化處理的中間相炭微球置于浸漬液中進(jìn)行浸漬摻雜處理后，離心分離，洗滌，干燥處理后，在100~200℃低溫下燒結(jié)2~10h即得鋰離子電池負(fù)極材料。
優(yōu)選地，所述原料按照重量份包括以下：石油瀝青20~40份、焦油煤5~15份、石油焦10~20份、碳纖維10~15份、重質(zhì)芳香烴3~15份。
優(yōu)選地，所述催化劑選自草酸亞鐵、硝酸鋁、二乙酸鋁、草酸鋁、氧化錳、三氧化二錳、氯化錳、溴化錳、氟化錳中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述催化劑選自異丙醇鋁、硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鈷、氧化鈷、溴化鈷、溴化鈷、氟化鈷、溴化銅、氟化銅、氧化鋅、氯化鋅、溴化鋅、氟化鋅中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體為氮?dú)?、氬氣或者氦氣?/p>
優(yōu)選地，所述步驟3中的浸漬液為乙醇溶液，其中，浸漬液的濃度為10~50%。
優(yōu)選地，所述步驟3中的干燥處理的溫度為50~80%，干燥后的含水量為5~15%。
優(yōu)選地，所述步驟3中離心分離的轉(zhuǎn)速為20~30rpm。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，將原料在催化劑作用下發(fā)生縮聚反應(yīng)制得的中間相小球體，再將制得中間相小球體經(jīng)過低溫炭化處理、浸漬摻雜處理、低溫?zé)Y(jié)處理，制得了摻雜入少量其他元素、呈球形或長短徑之比小于2的類球形且材料中的微晶結(jié)構(gòu)呈無序排列的鋰離子電池負(fù)極材料，顯著增強(qiáng)了負(fù)極材料的儲鋰能力，具有較大電流快速充放電能力，容量高，低溫性能優(yōu)良。本制備工藝生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
實(shí)施例1
一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將催化劑以及原料加入到反應(yīng)釜中，攪拌至均勻混合，在300℃的溫度條件下恒溫保持3h進(jìn)行熱縮聚反應(yīng)，期間保持氣壓10mpa條件，制得反應(yīng)混合母液；
步驟2：將洗油加入步驟1制得的反應(yīng)混合母液中，攪拌洗滌10min，離心分離后制得中間相小球，在保護(hù)氣體中，以1℃/min的升溫速率將中間相小球在500℃炭化3h，制得低溫炭化處理的中間相炭微球；
步驟3：將步驟2中得到的低溫炭化處理的中間相炭微球置于浸漬液中進(jìn)行浸漬摻雜處理后，離心分離，洗滌，干燥處理后，在100℃低溫下燒結(jié)2h即得鋰離子電池負(fù)極材料。
所述原料按照重量份包括以下：石油瀝青20份、焦油煤5份、石油焦10份、碳纖維10份、重質(zhì)芳香烴3份。
所述催化劑選自草酸亞鐵、硝酸鋁、二乙酸鋁、草酸鋁、氧化錳、三氧化二錳、氯化錳、溴化錳、氟化錳中的一種或多種。
所述保護(hù)氣體為氮?dú)?、氬氣或者氦氣?/p>
所述步驟3中的浸漬液為乙醇溶液，其中，浸漬液的濃度為10%。
所述步驟3中的干燥處理的溫度為50%，干燥后的含水量為5%。
所述步驟3中離心分離的轉(zhuǎn)速為20rpm。
實(shí)施例2
一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將催化劑以及原料加入到反應(yīng)釜中，攪拌至均勻混合，在400℃的溫度條件下恒溫保持10h進(jìn)行熱縮聚反應(yīng)，期間保持氣壓80mpa條件，制得反應(yīng)混合母液；
步驟2：將洗油加入步驟1制得的反應(yīng)混合母液中，攪拌洗滌30min，離心分離后制得中間相小球，在保護(hù)氣體中，以5℃/min的升溫速率將中間相小球在700℃炭化6h，制得低溫炭化處理的中間相炭微球；
步驟3：將步驟2中得到的低溫炭化處理的中間相炭微球置于浸漬液中進(jìn)行浸漬摻雜處理后，離心分離，洗滌，干燥處理后，在150℃低溫下燒結(jié)8h即得鋰離子電池負(fù)極材料。
所述原料按照重量份包括以下：石油瀝青30份、焦油煤10份、石油焦15份、碳纖維12份、重質(zhì)芳香烴10份。
所述催化劑選自異丙醇鋁、硝酸錳、硝酸鐵、硝酸鈷、氧化鈷、溴化鈷、溴化鈷、氟化鈷、溴化銅、氟化銅、氧化鋅、氯化鋅、溴化鋅、氟化鋅中的一種或多種。
所述保護(hù)氣體為氮?dú)?、氬氣或者氦氣?/p>
所述步驟3中的浸漬液為乙醇溶液，其中，浸漬液的濃度為30%。
所述步驟3中的干燥處理的溫度為70%，干燥后的含水量為10%。
所述步驟3中離心分離的轉(zhuǎn)速為25rpm。
實(shí)施例3
一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：將催化劑以及原料加入到反應(yīng)釜中，攪拌至均勻混合，在500℃的溫度條件下恒溫保持15h進(jìn)行熱縮聚反應(yīng)，期間保持氣壓100mpa條件，制得反應(yīng)混合母液；
步驟2：將洗油加入步驟1制得的反應(yīng)混合母液中，攪拌洗滌50min，離心分離后制得中間相小球，在保護(hù)氣體中，以10℃/min的升溫速率將中間相小球在1000℃炭化9h，制得低溫炭化處理的中間相炭微球；
步驟3：將步驟2中得到的低溫炭化處理的中間相炭微球置于浸漬液中進(jìn)行浸漬摻雜處理后，離心分離，洗滌，干燥處理后，在200℃低溫下燒結(jié)10h即得鋰離子電池負(fù)極材料。
所述原料按照重量份包括以下：石油瀝青40份、焦油煤15份、石油焦20份、碳纖維15份、重質(zhì)芳香烴15份。
所述催化劑選自草酸亞鐵、硝酸鋁、二乙酸鋁、草酸鋁、氧化錳、三氧化二錳、氯化錳、溴化錳、氟化錳中的一種或多種。
所述保護(hù)氣體為氮?dú)?、氬氣或者氦氣?/p>
所述步驟3中的浸漬液為乙醇溶液，其中，浸漬液的濃度為50%。
所述步驟3中的干燥處理的溫度為80%，干燥后的含水量為15%。
所述步驟3中離心分離的轉(zhuǎn)速為30rpm。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。