一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺

技术领域

本发明涉及石墨负极材料加工技术领域，具体为一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺。

背景技术

锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

目前，石墨作为锂电池常用的负极材料，然而传统碳包覆石墨负极材料制备过程复杂，操作繁琐，且生产出的负极材料充放电效率不高，使用不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺，解决了现有生产工艺过程复杂，操作繁琐，碳包覆石墨负极材料充放电效率低的问题。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺，包括以下步骤：

S1：配置浓度为3～8mg/mL的高锰酸钾溶液，向其中加入石墨搅拌，使石墨氧化，并在表面形成孔洞，过滤，洗涤2～3次，烘干得到多孔石墨；

S2：向反应釜内加入有机溶剂，并加入酚醛树脂溶解形成12wt％～16wt％溶液，然后加入离子液体混合，得到混合液；

S3：将S1得到的多孔石墨加入S2的混合液内，将反应釜内温度升高至50～60℃，并通入惰性气体，反应2～3小时，得到反应物；

S4：将反应物放入真空干燥箱内干燥；

S5：将步骤S4干燥完毕的反应物在900～1800℃进行碳化处理，持续5～15小时，冷却至室温后，粉碎过筛，得到碳包覆石墨负极材料。

优选的，所述有机溶剂为三氯乙烯、四氯化碳或乙醇中的任意一种。

优选的，S2中所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐。

优选的，所述离子液体的质量百分比浓度为2wt％～8wt％。

优选的，步骤S3所述惰性气体为氮气或氩气中的任意一种。

优选的，步骤所述S4中干燥温度为45～50℃，干燥时间为18～22h。

本发明的有益效果是：

本工艺操作简单，成本低廉，通过对石墨进行氧化造孔，有利于石墨在充放电过程中锂离子的嵌入以及脱出，从而提高充放电效率，同时通过离子液体将碳源包覆在石墨负极外侧，进一步提高石墨的电化学性能，对现有的石墨负极材料作出了改进，给人们的使用带来了方便。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺，包括以下步骤：

S1：配置浓度为3mg/mL的高锰酸钾溶液，向其中加入石墨搅拌，使石墨氧化，并在表面形成孔洞，过滤，洗涤2次，烘干得到多孔石墨；

S2：向反应釜内加入有机溶剂，有机溶剂为三氯乙烯、四氯化碳或乙醇中的任意一种，并加入酚醛树脂溶解形成12wt％溶液，然后加入离子液体混合，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐，离子液体的质量百分比浓度为2wt％，得到混合液；

S3：将S1得到的多孔石墨加入S2的混合液内，将反应釜内温度升高至50℃，并通入氮气，反应2小时，得到反应物；

S4：将反应物放入真空干燥箱内干燥，干燥温度为45℃，干燥时间为18h；

S5：将步骤S4干燥完毕的反应物在900℃进行碳化处理，持续5小时，冷却至室温后，粉碎过筛，得到碳包覆石墨负极材料。

实施例2

一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺，包括以下步骤：

S1：配置浓度为6mg/mL的高锰酸钾溶液，向其中加入石墨搅拌，使石墨氧化，并在表面形成孔洞，过滤，洗涤3次，烘干得到多孔石墨；

S2：向反应釜内加入有机溶剂，有机溶剂为三氯乙烯、四氯化碳或乙醇中的任意一种，并加入酚醛树脂溶解形成14wt％溶液，然后加入离子液体混合，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐，离子液体的质量百分比浓度为5wt％，得到混合液；

S3：将S1得到的多孔石墨加入S2的混合液内，将反应釜内温度升高至55℃，并通入氮气，反应2小时，得到反应物；

S4：将反应物放入真空干燥箱内干燥，干燥温度为50℃，干燥时间为20h；

S5：将步骤S4干燥完毕的反应物在1300℃进行碳化处理，持续10小时，冷却至室温后，粉碎过筛，得到碳包覆石墨负极材料。

实施例3

一种碳包覆石墨负极材料的生产工艺，包括以下步骤：

S1：配置浓度为8mg/mL的高锰酸钾溶液，向其中加入石墨搅拌，使石墨氧化，并在表面形成孔洞，过滤，洗涤3次，烘干得到多孔石墨；

S2：向反应釜内加入有机溶剂，有机溶剂为三氯乙烯、四氯化碳或乙醇中的任意一种，并加入酚醛树脂溶解形成16wt％溶液，然后加入离子液体混合，离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐，离子液体的质量百分比浓度为8wt％，得到混合液；

S3：将S1得到的多孔石墨加入S2的混合液内，将反应釜内温度升高至60℃，并通入氮气，反应3小时，得到反应物；

S4：将反应物放入真空干燥箱内干燥，干燥温度为50℃，干燥时间为22h；

S5：将步骤S4干燥完毕的反应物在1800℃进行碳化处理，持续15小时，冷却至室温后，粉碎过筛，得到碳包覆石墨负极材料。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。