技术领域
[0001] 本
发明涉及的是一种锂
电池制造领域的技术，具体是一种
石墨烯包覆等离子体改性中间相碳微球的制备方法。
背景技术
[0002] 中间相碳微球是
锂离子电池发展的早期即获得成功商业化应用的一种石墨类
负极材料，至今在锂离子电池负极材料中仍普遍应用。然而，随着智能化
电子产品的涌现，人们对进一步提高中间相碳微球的
倍率性能和循环
稳定性提出了更高的要求。
发明内容
[0001] 本发明针对
现有技术存在的上述不足，提出一种石墨烯包覆等离子体改性中间相碳微球的制备方法，本发明操作简单，无任何杂质引入，利用该方法制备的材料作为锂离子电池负极时，有高的
比容量，较好的倍率性能和循环性能，具有进一步商业化的应用前景。
[0002] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0003] 本发明涉及一种石墨烯包覆等离子体改性中间相碳微球的制备方法，通过对中间相碳微球进行等离子体改性处理，获得表面富含官能团的中间相碳微球，然后将
氧化石墨烯和改性后的中间相碳微球复合，热还原后得到石墨烯/中间相碳微球
复合材料。
[0004] 所述的中间相碳微球是传统商用碳球，其中：D10：3～5μm；D50：11～15μm；D90：20～30μm，固定碳含量≧99.95％。
[0005] 所述的等离子体改性处理是在特定气氛(氧气、氩气、氮气)下，在等离子体设备中处理20s～2h。
[0006] 所述的制备是指将中间相碳微球置于氧等离子体设备中处理，然后将氧化石墨烯
水溶液与改性后中间相碳微球水溶液按照一定
质量比混合搅拌1～5h，旋蒸，
真空干燥12h，900℃
退火(5％氢氩混合气)1-5h。
[0007] 所述的氧化石墨烯与中间相碳微球的质量比为5:1～1:100。
[0008] 本发明涉及一种以中间相碳微球为负极的锂离子电池，包括：负极、对
电极、隔膜以及
电解液。
[0009] 所述的负极，以N-甲基吡咯烷
酮(NMP)为
溶剂，将处理后的中间相碳微球，导电
炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于
铜箔表面并干燥后制成，其中：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)的质量比优选为80:10:10。
[0011] 所述的隔膜，采用微孔聚丙烯(Celgard2300)膜。
[0012] 所述的电解液，由六氟
磷酸锂(LiPF6)/碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)混合制成，其组分及含量优选为：1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC以体积比为1:1:1混合。
[0013] 所述的电池在充满高纯氩气的
手套箱内组装得到。技术效果
[0014] 与现有技术相比，本发明中间相碳微球经过等离子体处理后，表面官能团数量明显增多，有利于其和氧化石墨烯的复合，该方法操作简单，无需引入任何杂质，无需使用额外的
氧化剂，还原剂，
表面活性剂等。
附图说明
[0015] 图1为实例1中中间相碳微球的场发射扫描电子
显微镜图；
[0016] 图2为实例1石墨烯包覆等离子体改性中间相碳微球的场发射扫描电子显微镜图；
[0017] 图3为中间相碳微球作为负极材料制备的模拟电池的充电放电曲线图；
[0018] 图4为实例1中使用石墨烯包覆等离子体改性中间相碳微球作为负极材料制备的模拟电池的充电放电曲线图。
具体实施方式
[0019] 本实施例包括以下步骤：将200mg的中间相碳微球置于氧等离子体处理设备中处理20s，取出后加入200mL去离子水中，搅拌30min，在20mL去离子水中加入2mg氧化石墨烯，搅拌30min，然后超声30min，最后与搅拌后的中间相碳微球溶液混合，然后搅拌5h，旋蒸，置于真空干燥箱中干燥12h，最后在900℃退火(5％氢氩混合气)1h。
[0020] 以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按质量比80:10:10，将处理后的中间相碳微球，导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铜箔表面，然后真空干燥12h，压片制成直径为10mm的负极片。以金属锂作为参考对电极，以微孔聚丙烯(Celgard2300)膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC(体积比为1:1:1)为电解液。在充满高纯氩气的手套箱内，组装成2025扣式电池。静置12h后进行电化学性能测试。
[0021] 模拟电池采用蓝电电池测试系统(LAND CT–2001A)进行充放电性能测试。以不同放电
电流密度(0.1，0.2，0.5，1，2，5，10A/g)，在0～3V
电压范围内对处理后的中间相碳微球样品进行充放电性能测试。实施例2
[0022] 本实施例包括以下步骤：将200mg的中间相碳微球置于氧等离子体处理设备中处理7min，取出后加入200mL去离子水中，搅拌30min，在40mL去离子水中加入40mg氧化石墨烯，搅拌30min，然后超声30min，最后与搅拌后的中间相碳微球溶液混合，然后搅拌4h，旋蒸，置于真空干燥箱中干燥12h，最后在900℃退火(5％氢氩混合气)2h。
[0023] 以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按质量比80:10:10，将处理后的中间相碳微球，导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铜箔表面，然后真空干燥12h，压片制成直径为10mm的负极片。以金属锂作为参考对电极，以微孔聚丙烯(Celgard2300)膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC(体积比为1:1:1)为电解液。在充满高纯氩气的手套箱内，组装成2025扣式电池。静置12h后进行电化学性能测试。
[0024] 模拟电池采用蓝电电池测试系统(LAND CT–2001A)进行充放电性能测试。以不同放电电流密度(0.1，0.2，0.5，1，2，5，10A/g)，在0～3V电压范围内对处理后的中间相碳微球样品进行充放电性能测试。实施例3
[0025] 本实施例包括以下步骤：将200mg的中间相碳微球置于氩等离子体处理设备中处理120min，取出后加入200mL去离子水中，搅拌30min，在40mL去离子水中加入40mg氧化石墨烯，搅拌30min，然后超声30min，最后与搅拌后的中间相碳微球溶液混合，然后搅拌3h，旋蒸，置于真空干燥箱中干燥12h，最后在900℃退火(5％氢氩混合气)3h。
[0026] 以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按质量比80:10:10，将处理后的中间相碳微球，导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铜箔表面，然后真空干燥12h，压片制成直径为10mm的负极片。以金属锂作为参考对电极，以微孔聚丙烯(Celgard2300)膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC(体积比为1:1:1)为电解液。在充满高纯氩气的手套箱内，组装成2025扣式电池。静置12h后进行电化学性能测试。
[0027] 模拟电池采用蓝电电池测试系统(LAND CT–2001A)进行充放电性能测试。以不同放电电流密度(0.1，0.2，0.5，1，2，5，10A/g)，在0～3V电压范围内对处理后的中间相碳微球样品进行充放电性能测试。实施例4
[0028] 本实施例包括以下步骤：将200mg的中间相碳微球置于氮等离子体处理设备中处理7min，取出后加入200mL去离子水中，搅拌30min，在1000mL去离子水中加入1000mg氧化石墨烯，搅拌30min，然后超声30min，最后与搅拌后的中间相碳微球溶液混合，然后搅拌2h，然后将
混合液旋蒸，置于真空干燥箱中干燥12h，最后在900℃退火(5％氢氩混合气)4h。
[0029] 以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按质量比80:10:10，将处理后的中间相碳微球，导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铜箔表面，然后真空干燥12h，压片制成直径为10mm的负极片。以金属锂作为参考对电极，以微孔聚丙烯(Celgard2300)膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC(体积比为1:1:1)为电解液。在充满高纯氩气的手套箱内，组装成2025扣式电池。静置12h后进行电化学性能测试。
[0030] 模拟电池采用蓝电电池测试系统(LAND CT–2001A)进行充放电性能测试。以不同放电电流密度(0.1，0.2，0.5，1，2，5，10A/g)，在0～3V电压范围内对处理后的中间相碳微球样品进行充放电性能测试。实施例5
[0031] 本实施例包括以下步骤：将200mg的中间相碳微球置于氮等离子体处理设备中处理7min，取出后加入200mL去离子水中，搅拌30min，在2mL去离子水中加入2mg氧化石墨烯，搅拌30min，然后超声30min，最后与搅拌后的中间相碳微球溶液混合，然后搅拌1h，旋蒸，置于真空干燥箱中干燥12h，最后在900℃退火(5％氢氩混合气)5h。
[0032] 以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按质量比80:10:10，将处理后的中间相碳微球，导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铜箔表面，然后真空干燥12h，压片制成直径为10mm的负极片。以金属锂作为参考对电极，以微孔聚丙烯(Celgard2300)膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC(体积比为1:1:1)为电解液。在充满高纯氩气的手套箱内，组装成2025扣式电池。静置12h后进行电化学性能测试。
[0033] 模拟电池采用蓝电电池测试系统(LAND CT–2001A)进行充放电性能测试。以不同放电电流密度(0.1，0.2，0.5，1，2，5，10A/g)，在0～3V电压范围内对处理后的中间相碳微球样品进行充放电性能测试。实施例6
[0034] 本实施例包括以下步骤：将200mg的中间相碳微球置于氮等离子体处理设备中处理2h，取出后加入200mL去离子水中，搅拌30min，在2mL去离子水中加入2mg氧化石墨烯，搅拌30min，然后超声30min，最后与搅拌后的中间相碳微球溶液混合，然后搅拌1h，旋蒸，置于真空干燥箱中干燥12h，最后在900℃退火(5％氢氩混合气)3h。
[0035] 以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，按质量比80:10:10，将处理后的中间相碳微球，导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合，搅拌均匀成泥浆状涂覆于铜箔表面，然后真空干燥12h，压片制成直径为10mm的负极片。以金属锂作为参考对电极，以微孔聚丙烯(Celgard2300)膜为隔膜，以1mol/L LiPF6/EC+DEC+EMC(体积比为1:1:1)为电解液。在充满高纯氩气的手套箱内，组装成2025扣式电池。静置12h后进行电化学性能测试。
[0036] 模拟电池采用蓝电电池测试系统(LAND CT–2001A)进行充放电性能测试。以不同放电电流密度(0.1，0.2，0.5，1，2，5，10A/g)，在0～3V电压范围内对处理后的中间相碳微球样品进行充放电性能测试。
[0037] 上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以
权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
