技术领域
[0001] 本
发明涉及一种制备
锂离子电池材料的方法,特别是一种以岩石为原料制备锂离子电池负极材料的方法,属于
能源材料技术领域。
背景技术
[0002] 锂离子电池,简称锂电池,具有
循环寿命长、
质量比
能量和体积比能量高以及无污染等优点,在便携式
电子设备以及电动
汽车中得到了普遍的应用。锂电池的
正极材料一般
是含有锂的金属
氧化物,如钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等,而其负极材料主要为
碳材料
石墨。新近的研究表明,石墨的电位与金属锂的电位很接近,当电池过充时,在石墨的表面就会有单
质锂析出,而形成锂枝晶。在某些特定条件下锂枝晶可刺破隔膜,造成正负极
短路而引起安
全问题。因此开发新型的锂电池负极材料就成为了锂电池研究领域的热点问题之一。目前,
商业化的新型锂电池负极材料主要为
钛酸锂。但研究发现钛酸锂存在放电平台较高、功率
密度和
能量密度较低、生产成本较高等明显的不足。与此同时,人们还将金属氧化物如氧化
铁、金属单质如金属
锡等作为锂电池负极材料使用,但研究显示,它们高的制备成本、差的
循环
稳定性等
缺陷严重限制了它们的进一步商业化应用。因此,探索开发新型锂电池负极
材料仍是锂电池领域的研究热点。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种以岩石为原料制备锂电池负极材料的方法。
[0004] 本发明的目的是这样实现的。一种以岩石为原料制备锂电池负极材料的方法,主要包括以下步骤:
(1)材料的准备
选取
沉积岩、
火成岩、
变质岩、
风化岩中的一种,称取干燥好的材料,在玛瑙研钵中
研磨30~50分钟,研磨成粉末,备用;
(2)活性物质的制备
称取上述粉末,将其压片,然后将得到的压片在600~1000℃下于
马弗炉中
煅烧1~3h,
冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。
[0005] 本发明取得的有益效果如下:本发明原料成本低、来源丰富,制备工艺简单。采用简单煅烧的方法制备出了一种与目前发现的锂电池负极材料组成完全不同的全新的负极
材料。实验证明,该材料在一定的充放电
电流密度下具有一定的容量,且具有较好的循环稳
定性,有望成为一种全新的锂电池负极材料。
附图说明
[0006] 图1为利用本发明制备的材料与单质锂组装成的半电池在100mAg-1电流密度下的首次充放电图。
[0007] 图2为利用本发明制备的材料与单质锂组装成的半电池在100mAg-1电流密度下的放电
比容量循环图。
[0008] 图3为利用本发明制备材料的SEM图。
[0009] 图4为利用本发明制备材料的EDS图。
具体实施方式
[0011] 实施例1选取干燥好的沉积岩15g,在玛瑙研钵中研磨35分钟,然后称取上述粉末8g,压片,在
900℃下于马弗炉中煅烧1.5h,冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。
[0012] 分别称取活性物质粉末、
乙炔黑、聚偏氟乙烯(m(活性物质粉末):m(乙炔黑):m(聚偏氟乙烯)=8:1:1)三种物质置于玛瑙研钵中,研磨使三种物质混合均匀,之后,滴加适量的N-甲基吡咯烷
酮调制成膏,用玻璃片均匀地压抹在
铜箔上,在120℃下
真空干燥6h,作为电池正极使用。以锂片为负极,聚丙烯2400为隔膜,含1 mol/L LiPF6的有机
电解液为电解液,组装半电池。注意,半电池是在充满高纯氮气的
手套箱中组装完成的。
[0013] 参见图1,所制备的材料与锂片组装的半电池在100mAg-1电流密度下的首次充放电-1
曲线。由图1可见,该材料组装的半电池在100mAg 电流密度下的首次放电比容量达到
100mAhg-1。
[0014] 参见图2,所制备的材料与锂片组装的半电池在100mAg-1电流密度下的放电比容量循环图。由图2可见,经过充放电20圈后,电池容量依然维持在63mAhg-1。
[0015] 参见图3,所制备材料的SEM照片。从图3可以看出,该材料为不规则的
块状颗粒,粒径在10μm左右。
[0016] 参见图4,所制备材料的EDS谱图。从图4 EDS谱图可看出,该材料主要含有O、Si、C、Fe、Ca等元素,且Si、O、C的含量(
原子数目的含量)分别大约为21%、60%、15%。这说明该材料与目前报道的碳材料、金属氧化物、单质
硅和单质锡等锂电池负极材料完全不同,是一种全新的材料。
[0017] 实施例2选取干燥好的火成岩15g,在玛瑙研钵中研磨35分钟,然后称取上述粉末10g,压片,在
800℃下于马弗炉中煅烧1h,冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。
[0018] 实施例3选取干燥好的变质岩12g,在玛瑙研钵中研磨40分钟,然后称取上述粉末8g,压片,在
700℃下于马弗炉中煅烧1.5h,冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。
[0019] 实施例4选取干燥好的风化岩16g,在玛瑙研钵中研磨45分钟,然后称取上述粉末10g,压片,在
600℃下于马弗炉中煅烧2h,冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。
[0020] 实施例5选取干燥好的沉积岩18g,在玛瑙研钵中研磨50分钟,然后称取上述粉末8g,压片,在
750℃下于马弗炉中煅烧2.5h,冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。
[0021] 实施例6选取干燥好的变质岩15g,在玛瑙研钵中研磨50分钟,然后称取上述粉末8g,压片,在
850℃下于马弗炉中煅烧1h,冷却至室温后,经研磨即得到锂电池负极材料。