CN1547271B 锂离子二次电池石墨负极材料的氧化成膜改性方法 1-6

锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展一、概述锂离子电池作为当代能源存储技术的代表，其性能优化和成本降低一直是科研和产业界关注的焦点。

负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接决定了电池的整体性能。

石墨材料以其稳定性高、导电性好、来源广等优点，成为目前较为理想的锂电池负极材料。

天然石墨负极在比容量及倍率性能上仍存在不足，难以满足高性能负极材料的需求。

对石墨负极材料进行改性研究，以提高其性能，具有重要的理论和实际意义。

研究者们针对石墨负极材料的改性进行了大量研究，探索了多种改性方法。

这些方法主要包括球形化处理、表面处理、掺杂改性等，旨在改善石墨负极材料的结构、形貌和电化学性能。

球形化处理可以优化石墨的形貌，使其更接近各向同性，从而提高比容量；表面处理则通过改变石墨表面的化学性质，提高首次充放电效率；掺杂改性则通过引入其他元素或化合物，提高石墨的导电性和稳定性。

单一的改性方法往往难以达到理想的改性效果，研究者们开始探索多种方法协同改性的可能性。

通过多种方法协同改性，可以综合提高石墨负极材料的性能，使其在比容量、倍率性能、循环稳定性等方面都有显著提升。

随着科技的不断发展，新型的改性方法和技术也不断涌现。

近年来兴起的纳米技术、复合材料技术等，为石墨负极材料的改性提供了新的思路和方法。

这些新技术和新方法的应用，有望为锂离子电池用石墨负极材料的改性研究带来新的突破。

锂离子电池用石墨负极材料的改性研究是一个持续且深入的领域。

通过对石墨负极材料进行改性，可以有效提高其性能，推动锂离子电池技术的发展和应用。

随着研究的深入和新技术的不断涌现，石墨负极材料的性能将得到进一步提升，为锂离子电池的发展和应用提供更加坚实的基础。

1. 锂离子电池的重要性及应用领域锂离子电池，作为当代最重要的能源储存设备之一，其重要性在科技发展和日常生活中日益凸显。

它凭借高能量密度、长寿命、无记忆效应以及快速充电能力等诸多优点，已经成为新能源汽车、消费电子产品、能源存储系统以及航天航空等众多领域不可或缺的核心部件。

锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展一、内容描述通过调整石墨晶体的结构，可以有效地提高其作为锂离子电池负极材料的性能。

通过施加高压等静压处理，可以减小石墨颗粒之间的嵌合程度，从而提高其电化学性能。

利用化学气相沉积法（CVD）制备的石墨负极材料具有更加规整的表面形貌，有利于锂离子的嵌入和脱出。

表面修饰是一种有效的改性和优化石墨负极材料的方法。

通过物理或化学手段，在石墨表面引入特定的官能团或纳米结构，可以提高其在锂离子电池中的稳定性。

利用有机溶剂或水溶性聚合物对石墨进行包覆处理，可以有效防止石墨表面的锂枝晶生长，从而提高电池的安全性。

石墨负极材料的颗粒形貌对其电化学性能也有重要影响。

通过控制石墨的成核、生长和集料过程，可以制备出具有一定形状、粒度和分布的石墨负极材料。

特定形貌的石墨负极材料具有更高的比表面积和更低的锂离子扩散电阻，有利于提高电池的能量密度和功率密度。

石墨负极材料的组成对其性能也有一定的影响。

通过添加其他元素或化合物，可以改善石墨负极材料的结构稳定性和电化学性能。

在石墨中添加硅、锡等元素，可以增加石墨的理论嵌锂容量；添加硫、氮等元素，可以作为锂离子电池的电解质和吸附剂，提高电池的循环稳定性。

《锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展》将围绕石墨负极材料的结构改良、表面修饰、形貌调控和组成优化等方面进行深入探讨，以期推动锂离子电池技术的不断发展和应用领域的拓展。

1. 锂离子电池的发展历程金属锂插层电池时代 (1970s1980s)：在该阶段，研究人员开始关注锂插层化合物，例如LiMn2O4等，作为新一代蓄电池的可行性。

这些早期的锂离子电池使用金属锂作为阳极，然而由于金属锂在充放电过程中会产生锂枝晶，导致电池循环性能较差，因此该方法并未实现大规模商业化应用。

锂离子动力电池的诞生 (1990s)：为解决金属锂插层电池存在的体积膨胀和锂枝晶问题，研究者们开始探索石墨类材料作为锂离子电池的负极。

天然石墨因其出色的循环稳定性、高比容量和低成本成为首选的负极材料。

锂离子电池负极材料的表面改性研究锂离子电池是一种广泛应用于电子设备和电动汽车等领域的重要能源储存装置。

在锂离子电池中，负极材料的性能对其续航能力和循环寿命有着重要影响。

然而，传统的负极材料在使用过程中存在一些问题，如容量衰减、循环寿命短等。

因此，对负极材料进行表面改性已成为提高锂离子电池性能的重要途径。

经过多年的研究，科学家们发现，通过表面改性可以改善锂离子电池负极材料的性能。

首先，表面改性可以改善负极材料的导电性。

在传统的负极材料中，粒子之间存在间隙，电子的传导受到一定的阻碍。

通过在负极材料的表面引入导电性材料，如碳纳米管等，可以填充间隙，提高电子的传导性能，从而减小电阻，提高电池的充放电效率。

其次，表面改性可以增加负极材料与电解液之间的相互作用力。

在锂离子电池中，电解液中的锂离子需要在负极材料表面进行嵌入和脱嵌，完成电池的充放电过程。

然而，传统的负极材料表面往往平整而光滑，对锂离子的吸附能力较差，导致充放电效率不高。

通过在负极材料表面引入具有嵌入性能的功能材料，如氧化钛等，可以增加锂离子在负极材料表面的吸附能力，提高充放电效率。

此外，表面改性还可以增强负极材料的结构稳定性。

在锂离子电池充放电过程中，负极材料往往会发生体积变化，导致负极材料的结构破坏和颗粒团聚。

这些问题不仅会降低电池的循环寿命，还可能引发电池的安全隐患。

通过在负极材料表面引入具有弹性和稳定性的材料，如硅胶等，可以增强材料的结构稳定性，减轻体积变化对材料的影响，提高电池的循环寿命和安全性。

除了上述的几种改性方式外，还有一些新颖的负极材料表面改性方法在研究中呈现出潜力。

例如，通过磷酸盐离子涂层可以降低负极材料与电解液之间的界面电阻；通过纳米结构调控可以改善材料的电化学性能等。

这些方法在提高锂离子电池性能方面具有很大的潜力，但尚需进一步的研究和实践验证。

综上所述，锂离子电池负极材料的表面改性研究是提高电池性能的重要途径。

通过改善负极材料的导电性、增加与电解液之间的相互作用力以及增强负极材料的结构稳定性，可以有效提高电池的充放电效率、循环寿命和安全性。

专利名称：一种锂离子电池石墨负极材料的改性方法专利类型：发明专利
发明人：石强,朱国斌,曲群婷,郑洪河
申请号：CN201610051493.0
申请日：20160126
公开号：CN105514394A
公开日：
20160420
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种锂离子电池石墨负极材料的改性方法，它包括以下步骤：（a）将石墨与马来酸盐水溶液混合得混合液；（b）将所述混合液在不断搅拌的条件下加热至干即可。

这一层包覆层的存在，起到了一层人工SEI膜的作用，有效的降低了材料的不可逆容量，提高了锂离子电池的首次库伦效率。

另外，这层包覆层可以较好的贴附在石墨表面，因而能够在一定程度上阻止溶剂化锂离子的共嵌入，起到了SEI膜的作用，保护了石墨结构的稳定性；另外，可在电极的循环过程中，抑制锂的消耗，从而较好地保证石墨材料的长期循环稳定性。

申请人：苏州大学
地址：215123 江苏省苏州市工业园区仁爱路199号
国籍：CN
代理机构：苏州创元专利商标事务所有限公司
代理人：仇波
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专利名称：锂离子二次电池改性石墨负极材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：王建明,沈宸,丁平,张鉴清
申请号：CN200810061234.1
申请日：20080318
公开号：CN101246962A
公开日：
20080820
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种锂离子二次电池改性石墨负极材料的制备方法。

是利用高铁酸盐对天然石墨进行液相氧化处理而得的。

本发明利用液相氧化处理天然石墨，具有能耗低、条件温和、易于控制、表面处理均匀等优点；使用的高铁酸盐氧化剂是环保廉价的；制备条件温和、易控制。

本发明通过高铁酸盐的氧化处理后，改性石墨的可逆容量得到大幅度提高，可以达到300－440mAh/g，而且表现出良好的循环性能，50个循环后，容量仍基本保持稳定。

申请人：浙江大学
地址：310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：林怀禹
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专利名称：一种锂离子电池石墨负极片的改性方法专利类型：发明专利
发明人：宋怀河,孟晨阳,贾梦秋,李昂
申请号：CN202111286920.0
申请日：20211102
公开号：CN114005963A
公开日：
20220201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种用于锂离子电池的激光刻蚀改性石墨负极片的方法。

将制备好的未经任何处理的石墨负极片置于激光探头下，调整激光参数。

在不破坏石墨负极片整体结构的情况下，激光刻蚀石墨负极片表面，使之形成沟壑和缺陷，得到最终产物。

解决了现有技术中传统的热处理、化学刻蚀、机械活化等工序复杂、环境污染、能耗大等问题。

激光刻蚀后的石墨电极的电化学性能得到显著提高：在50mA/g的电流密度下表现出300‑450mAh/g的放电比容量，1A/g的电流密度下循环300圈仍具有120‑350mA/g的容量，具有较高的放电比容量和良好的循环稳定性。

该方法为实现石墨负极片的结构改性和性能提升提供了一种简单、绿色、通用的策略。

申请人：北京化工大学
地址：100029 北京市朝阳区北三环东路15号
国籍：CN
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