本發(fā)明屬于鋰離子電池，具體涉及一種天然橡膠碳化導(dǎo)電材料及其在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰正極材料以其循環(huán)壽命長、環(huán)境友好、能量密度高以及成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能等領(lǐng)域，但是隨著人們對(duì)電池能量密度及其倍率性能要求的提高，磷酸鐵鋰電池的發(fā)展受到限制，尤其是電池的倍率性能。目前提高磷酸鐵鋰倍率性能的方法主要有降低顆粒粒徑、添加導(dǎo)電劑及優(yōu)化電池設(shè)計(jì)，而在正極材料中添加導(dǎo)電劑則是最常用、效果最好的方法，目前的導(dǎo)電劑主要有碳納米管、導(dǎo)電炭黑、石墨烯或者它們的復(fù)合，比如專利(cn201110030938.4)公開了一種碳納米管、炭黑及石墨烯組成的導(dǎo)電劑，其雖然能夠提高磷酸鐵鋰的倍率性能，但其成本高。因此，如何提供一種更廉價(jià)的導(dǎo)電材料成為本領(lǐng)域亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種天然橡膠碳化導(dǎo)電材料及其在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法制備得到的天然橡膠碳化導(dǎo)電材料成本低。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種天然橡膠碳化導(dǎo)電材料的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)將廢舊天然橡膠依次進(jìn)行粉碎和鋁箔包覆，得到預(yù)處理的天然橡膠；

5、(2)將所述步驟(1)得到的預(yù)處理的天然橡膠在保護(hù)氣氛中進(jìn)行碳化，得到天然橡膠碳化導(dǎo)電材料；所述碳化的溫度為450～800℃，碳化的時(shí)間為1～2h。

6、優(yōu)選地，所述碳化的溫度為450～720℃，碳化的時(shí)間為70min～2h。

7、優(yōu)選地，升溫至碳化溫度的速率為5～20℃/min。

8、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的天然橡膠碳化導(dǎo)電材料。

9、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述天然橡膠碳化導(dǎo)電材料在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用。

10、優(yōu)選地，所述鋰離子電池正極材料的制備方法包括如下步驟：

11、(1)將天然橡膠碳化導(dǎo)電材料與活性物質(zhì)混合，得到前驅(qū)體；

12、(2)將所述步驟(1)得到的前驅(qū)體、粘結(jié)劑和溶劑混合，得到漿料；

13、(3)將所述步驟(2)得到的漿料涂覆于含碳鋁箔表面，得到鋰離子電池正極材料。

14、優(yōu)選地，所述步驟(1)中天然橡膠碳化導(dǎo)電材料與活性物質(zhì)的質(zhì)量比為1：(2～3)。

15、優(yōu)選地，所述步驟(2)中前驅(qū)體與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(5～10)：1。

16、本發(fā)明提供了一種天然橡膠碳化導(dǎo)電材料的制備方法，包括如下步驟：將廢舊天然橡膠依次進(jìn)行粉碎和鋁箔包覆，得到預(yù)處理的天然橡膠；將所述預(yù)處理的天然橡膠在保護(hù)氣氛中進(jìn)行碳化，得到天然橡膠碳化導(dǎo)電材料；所述碳化的溫度為450～800℃，碳化的時(shí)間為1～2h。本發(fā)明采用廢舊天然橡膠為原料，能夠解決廢舊橡膠材料的回收問題，提高廢舊天然橡膠的附加值，從而降低成本；將廢舊天然橡膠進(jìn)行高溫碳化，可以使大部分有機(jī)物降解碳化，除了碳源材料，填充的無機(jī)填料如炭黑、金屬氧化物等也會(huì)留下來，從而能夠作為天然橡膠碳化導(dǎo)電材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以本發(fā)明提供的制備方法制備得到的天然橡膠碳化導(dǎo)電材料組裝的電池充電時(shí)，1、10和20圈時(shí)電池的充電容量依次為178.7mah/g、156.9mah/g和157.9mah/g；放電時(shí)，1、10和20圈電池的放電容量依次為156.5mah/g、152.4mah/g和152.4mah/g，說明電池具備優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種天然橡膠碳化導(dǎo)電材料的制備方法，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述碳化的溫度為450～720℃，碳化的時(shí)間為70min～2h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，升溫至碳化溫度的速率為5～20℃/min。

4.權(quán)利要求1～3任意一項(xiàng)所述制備方法制備得到的天然橡膠碳化導(dǎo)電材料。

5.權(quán)利要求4所述天然橡膠碳化導(dǎo)電材料在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述鋰離子電池正極材料的制備方法包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(1)中天然橡膠碳化導(dǎo)電材料與活性物質(zhì)的質(zhì)量比為1：(2～3)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述步驟(2)中前驅(qū)體與粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(5～10)：1。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種天然橡膠碳化導(dǎo)電材料及其在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用廢舊天然橡膠為原料，能夠解決廢舊橡膠材料的回收問題，提高廢舊天然橡膠的附加值，從而降低成本。本發(fā)明將天然橡膠碳化導(dǎo)電材料、活性物質(zhì)及粘結(jié)劑按一定比例制備成鋰離子電池電極，并與石墨負(fù)極組裝成電池，電池的整體性能優(yōu)異，表現(xiàn)出較高的循環(huán)穩(wěn)定性、較高的充放電電壓效率以及功率密度；天然橡膠碳化導(dǎo)電材料的引入，能夠作為補(bǔ)強(qiáng)劑，改善電極材料的機(jī)械穩(wěn)定性；天然橡膠碳化導(dǎo)電材料的導(dǎo)熱性能優(yōu)良，可以快速將充放電過程中產(chǎn)生的熱散掉，進(jìn)一步提升電池的綜合性能。

技術(shù)研發(fā)人員：陶濤,彭政,李積華,李永振,龍毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9