制备用于锂离子电池的初生石墨锂插入负极材料的方法

摘要

本发明提供了制备用于锂离子电池的高容量初生石墨锂插入负极材料和由其制备的负电极的方法。该石墨材料通过析出在存在于未孕育或用金属／准金属单独或组合孕育的铁／钢中的碳过饱和固溶体中的过量碳来制备。用于溶解的碳的形式是含有碳的聚合物前体，如生物材料和不可生物降解的塑料废物，其碳化可以在原位或在添加至熔体之前进行。该石墨产物提供300至600mAh.g^‑1之间的可逆容量，具有在低于200mV的电势对于锂的电化学插入／脱出的平坦的电压曲线。

主权项

一种制备用于锂离子电池的初生石墨锂插入负极材料的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在流动的氮或二氧化碳掩蔽层的还原气氛下，将聚合物废物前体在处于1,400至2,000℃的范围内的温度的铁的熔体中溶解5分钟至120分钟的持续时间以获得混合物，所述二氧化碳是通过碳前体与气氛氧的反应而形成的；(b)将在步骤(a)中获得的所述混合物以2至200℃/分钟的范围内的速率冷却到1,000℃至1,400℃的范围内的温度，以获得析出的碳的固体物质；(c)将在步骤(b)中获得的所述析出的碳的固体物质切割成锭料；(d)使用HCl和HF将在步骤(c)中获得的所述锭料浸取，随后过滤，洗涤并干燥，以获得初生石墨；(e)制备在步骤(d)中获得的初生石墨与导电碳以及在N‑甲基‑2‑吡咯烷酮中的聚偏二氟乙烯粘结剂的浆料；(f)将在步骤(e)中获得的所述浆料涂覆在金属基板上，随后干燥并加压，以获得所述锂插入负极。