【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋰電池，具體涉及一種氯化鋁插層的天然石墨衍生的負(fù)極材料及其制備方法、鋰離子電池負(fù)極極片以及鋰離子電池。
技術(shù)介紹
1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到化石燃料日益枯竭及其對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害，開(kāi)發(fā)綠色、無(wú)污染的可再生能源是解決能源環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。近年來(lái)，鋰離子電池由于具有高容量、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
2、鋰離子電池發(fā)展至今，已研究出多種正極材料體系，但石墨類負(fù)極材料體系一直沿用至今。石墨類負(fù)極材料是鋰離子電池最常用的負(fù)極材料，具有高能量密度、低電壓、良好的電導(dǎo)率、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將是鋰離子電池負(fù)極材料的首要選擇。目前已有研究的有石墨化碳(天然鱗片石墨、石墨化中間相碳微球、人造石墨等)和非石墨化碳(軟碳、硬碳等)。在動(dòng)力型鋰電池和消費(fèi)型鋰電池雙重市場(chǎng)背景下，人造石墨和天然石墨負(fù)極材料發(fā)展成為了市場(chǎng)的主流，長(zhǎng)期占據(jù)90％以上的市場(chǎng)份額。
3、天然石墨負(fù)極材料主要以鱗片石墨為原料，但存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：(1)鱗片石墨比表面積較小，首次充放電效率低；(2)具有各向異性，不利于li+在其內(nèi)部擴(kuò)散；(3)片層之間會(huì)由于鋰離子的嵌入脫出而產(chǎn)生裂紋，從而增加li+擴(kuò)散阻力。目前，傳統(tǒng)石墨負(fù)極已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的高性能要求，為此國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者一直積極探索改性技術(shù)。
4、cn117199328a公開(kāi)了一種高硅含量的硅碳負(fù)極材料及其制備方法，以天然鱗片石墨為前驅(qū)體，通過(guò)在天然石墨片層間距中插入金屬氯化物形成石墨層間化合物，然后通
5、因此，亟需開(kāi)發(fā)一種氯化鋁插層的天然石墨衍生的負(fù)極材料及其制備方法、鋰離子電池負(fù)極極片以及鋰離子電池，在首次可逆比容量、首周庫(kù)倫效率、倍率性能、循環(huán)性能、容量和容量保持率等方面均表現(xiàn)優(yōu)異。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的鋰電池負(fù)極材料中石墨表面積小且石墨片層間距小，導(dǎo)致鋰電池具有低的首次可逆比容量、首周庫(kù)倫效率、倍率性能、循環(huán)性能、容量和容量保持率的問(wèn)題，提供一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法、鋰離子電池負(fù)極極片以及鋰離子電池。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)第一方面提供一種鋰離子電池負(fù)極材料，其中，所述負(fù)極材料包括天然石墨和天然石墨片層間的氯化鋁；
3、其中，所述負(fù)極材料的片層間距為1.282-1.298nm。
4、本專利技術(shù)第二方面提供一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其中，所述制備方法包括以下步驟：
5、將天然石墨和氯化鋁混合后，進(jìn)行熱處理，得到負(fù)極材料；
6、其中，所述天然石墨與氯化鋁的質(zhì)量比為1:(5-20)；
7、所述熱處理的條件包括：在保護(hù)氣體下，以3-8℃/min的升溫速率從室溫升至160-200℃，時(shí)間為5-20h。
8、本專利技術(shù)第三方面提供一種由上述制備方法制得的負(fù)極材料。
9、本專利技術(shù)第四方面提供一種鋰離子電池負(fù)極極片，所述鋰離子電池負(fù)極極片包括上述負(fù)極材料。
10、本專利技術(shù)第五方面提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括上述鋰離子電池負(fù)極極片。
11、通過(guò)上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案獲得以下有益的效果：
12、(1)本專利技術(shù)提供的負(fù)極材料包括天然石墨和天然石墨片層間的氯化鋁，將氯化鋁引入天然石墨片層間，能夠擴(kuò)大負(fù)極材料中天然石墨片層間距和負(fù)極材料的比表面積，并控制間距在1.282-1.298nm范圍內(nèi)，從而將在負(fù)極材料引入部分結(jié)構(gòu)缺陷，讓負(fù)極材料具有更高的容量，使得包含該負(fù)極材料的鋰離子電池具有改善的首次可逆比容量、首周庫(kù)倫效率、倍率性能、循環(huán)性能、容量以及容量保持率。
13、(2)本專利技術(shù)提供的負(fù)極材料的制備方法，通過(guò)熱處理，能夠減少負(fù)極材料中天然石墨中的晶格應(yīng)力與含氧官能團(tuán)，從而提高負(fù)極材料的穩(wěn)定性和容量。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料包括天然石墨和天然石墨片層間的氯化鋁；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其中，基于所述負(fù)極材料的總重量，所述負(fù)極材料包括：天然石墨95.5-95.8wt％和氯化鋁4.2-4.5wt％；
3.一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，所述天然石墨與氯化鋁的質(zhì)量比為1:(10-15)；
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其中，所述天然石墨的比表面積為5.4-5.8m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中，所述熱處理的條件包括：在保護(hù)氣體下，以4-6℃/min的升溫速率從室溫升至170-190℃，時(shí)間為9-16h；
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任意一項(xiàng)所述的制備方法，其中，所述混合的條件包括：轉(zhuǎn)速為4000-6000rpm，時(shí)間為5-10min。
8.由權(quán)利要求3-7中任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的負(fù)極材料。
9.一種鋰離子電池負(fù)極極片，其特征在
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括權(quán)利要求9所述的鋰離子電池負(fù)極極片。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于，所述負(fù)極材料包括天然石墨和天然石墨片層間的氯化鋁；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極材料，其中，基于所述負(fù)極材料的總重量，所述負(fù)極材料包括：天然石墨95.5-95.8wt％和氯化鋁4.2-4.5wt％；
3.一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其中，所述天然石墨與氯化鋁的質(zhì)量比為1:(10-15)；
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的制備方法，其中，所述天然石墨的比表面積為5.4-5.8m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李寧，劉偲，吳鋒，蘇岳鋒，董宇，馬思遠(yuǎn)，陳來(lái)，黃擎，馮仁超，陳勝，閆文剛，何繼壯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。