：本發(fā)明涉及鋰離子電池，具體涉及一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)

0、
背景技術(shù)：

1、新能源汽車的動力源主要以鋰離子電池為主，其快速發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用使得對鋰離子電池的充電速度(以倍率性能衡量)和低溫使用環(huán)境要求越來越高。而作為鋰離子電池的重要組成部分，負(fù)極材料的倍率性能和耐低溫性能對鋰離子電池的充電速度和低溫環(huán)境使用性能影響顯著，而耐低溫性能又和倍率性能呈正相關(guān)性。

2、現(xiàn)在的商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極主要以人造石墨為主，但其本身倍率性能和耐低溫性能受限，已無法滿足新能源汽車的使用要求。由于現(xiàn)在的商業(yè)化鋰離子電池負(fù)極材料的制備工藝和相關(guān)技術(shù)已經(jīng)非常穩(wěn)定和成熟，因此本身倍率性能和耐低溫性能再改善空間基本為零，嚴(yán)重制約了新能源汽車的市場推廣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

0、
技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，本發(fā)明的第二個目的在于提供一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料，本發(fā)明的第三個目的在于提供一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的第一個目的由如下技術(shù)方案實施：

3、一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將人造石墨、氯氧化鈮、氯氧化鋯按比例稱量后混合并攪拌均勻，得到混合物a；

5、s2、向所述步驟s1中得到的混合物a中加入去離子水，將混合物a中的氯氧化鈮和氯氧化鋯溶解，得到固液共存的混合物b；

6、s3、向所述步驟s2中得到的混合物b中加入沉淀劑，使混合物b中的鈮離子和鋯離子分別轉(zhuǎn)化為氫氧化鈮和氫氧化鋯，得到反應(yīng)產(chǎn)物；

7、s4、將所述步驟s3中得到的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行過濾、洗滌、干燥處理得到人造石墨-氫氧化鈮-氫氧化鋯的固體混合物c；

8、s5、將所述步驟s4得到的固體混合物c在氧化氣氛中加熱，使人造石墨表面的烷基轉(zhuǎn)化為羥基和羧基等酸性基團(tuán)，從而和氫氧化鈮、氫氧化鋯的分解產(chǎn)物結(jié)合后球磨，即可制得一種高倍率、耐低溫的鋰離子電池負(fù)極材料。

9、進(jìn)一步的，所述步驟s1中，人造石墨、氯氧化鈮、氯氧化鋯的質(zhì)量比為100：1.62～2.43：5.2～7.9。

10、進(jìn)一步的，所述步驟s2中，混合物a與去離子水的質(zhì)量比例為1:2.5～4。

11、進(jìn)一步的，所述步驟s3中，沉淀劑為氨水。氨水的添加體積(ml)的數(shù)值范圍為：1.8倍氯氧化鋯質(zhì)量(g)與3.3倍氯氧化鈮質(zhì)量(g)之和到2.0倍氯氧化鋯質(zhì)量(g)與3.5倍氯氧化鈮質(zhì)量(g)之和。

12、進(jìn)一步的，所述步驟s4中的洗滌的在三足式離心機(jī)中進(jìn)行，離心頻率為50hz。

13、進(jìn)一步的，所述步驟s4中的干燥在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行，真空壓力為60～100pa，干燥溫度為-20～-40℃，干燥時間2～4小時。

14、進(jìn)一步的，所述步驟s5中的加熱反應(yīng)在管式爐中進(jìn)行，反應(yīng)氣氛為氧氣，氧氣流量為100～200ml/min，加熱溫度為400～600℃，升溫速率為3～6℃/min，反應(yīng)時間為1～3小時。

15、本發(fā)明的第二個目的由如下技術(shù)方案實施：

16、一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法制備得到的高倍率、耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料。

17、本發(fā)明的第三個目的由如下技術(shù)方案實施：

18、一種高倍率、耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料在鋰離子電池制備中的應(yīng)用。

19、本發(fā)明的優(yōu)點：

20、1、將人造石墨和鈮的氧化物和鋯的氧化物進(jìn)行復(fù)合，利用鈮氧化物的高電子導(dǎo)電率特性和鋯氧化物的高離子導(dǎo)電率特性，加快人造石墨作為鋰離子電池負(fù)極時在充放電工作過程中的鋰離子傳輸速率和電子移動速率，從而改善其充放電倍率性能，進(jìn)而改善耐低溫性能；

21、2、先在真空條件下低溫干燥去除氫氧化鈮和氫氧化鋯中一定比例的結(jié)晶水，再在氧化氣氛中將人造石墨在中溫條件下加熱氧化使得表面的烷基轉(zhuǎn)化為羥基和羧基等酸性基團(tuán)然后和氫氧化鈮和氫氧化鋯以共價鍵和氫鍵的方式結(jié)合在一起，兩種化合鍵鍵能較高，增強(qiáng)了人造石墨與氫氧化鈮和氫氧化鋯的結(jié)合力，從而使得復(fù)合材料具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

技術(shù)特征：

1.一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，人造石墨、氯氧化鈮、氯氧化鋯的質(zhì)量比為100：1.62～2.43：5.2～7.9。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，混合物a與去離子水的質(zhì)量比例為1:2.5～4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中，沉淀劑為氨水。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s4中的洗滌的在三足式離心機(jī)中進(jìn)行，離心頻率為50hz。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s4中的干燥在冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行，真空壓力為60～100pa，干燥溫度為-20～-40℃，干燥時間2～4小時。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s5中的加熱反應(yīng)在管式爐中進(jìn)行，反應(yīng)氣氛為氧氣，氧氣流量為100～200ml/min，加熱溫度為400～600℃，升溫速率為3～6℃/min，反應(yīng)時間為1～3小時。

8.一種利用權(quán)利要求1-7任一所述的一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法制備得到的高倍率、耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的高倍率、耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料在鋰離子電池制備中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種高倍率耐低溫鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，將人造石墨、氯氧化鈮、氯氧化鋯攪拌均勻，得到混合物A；向混合物A中加入去離子水，得到固液共存的混合物B；向混合物B中加入沉淀劑，得到反應(yīng)產(chǎn)物；將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行過濾、洗滌、干燥處理得到人造石墨?氫氧化鈮?氫氧化鋯的固體混合物C；將固體混合物C在氧化氣氛中加熱后球磨，即可制得一種高倍率、耐低溫的鋰離子電池負(fù)極材料。優(yōu)點：將人造石墨和鈮的氧化物和鋯的氧化物進(jìn)行復(fù)合，利用鈮氧化物的高電子導(dǎo)電率特性和鋯氧化物的高離子導(dǎo)電率特性，加快人造石墨作為鋰離子電池負(fù)極時在充放電工作過程中的鋰離子傳輸速率和電子移動速率，改善其充放電倍率性能，進(jìn)而改善耐低溫性能。

技術(shù)研發(fā)人員：吳曉亮,翟志明,萬水田,蘇進(jìn)寶,薛淳仁,付文斌,孫艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古華瑞炭素科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6