一種改進碳負極活性物質利用率的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池材料領域，特別涉及一種改進碳負極活性物質利用率的方法。
【背景技術】
[0002]對于高能量密度的鋰離子電池目標，提高正負極有效容量是有效途徑之一。不管鋰離子電池電解液的具體組成如何，電解液都具有很強的極性；但是負極碳材料的表面極性很低，這樣的結果就是負極與電解液的浸潤性不好，電解液很難進入多孔負極的深處，未被電解液浸潤的碳負極顆粒就會成為不能被利用的活性物質，從而降低電極的有效容量。
[0003]改進碳負極和電解液浸潤性的一個重要方法就是增強碳顆粒表面的極性。一些改進手段包括酸處理、堿處理等等，這些方法可以有效提高碳顆粒表面極性，缺點是:處理的碳還需要后處理清洗殘留的處理液，成本高的同時，處理液強酸或者強堿性還會導致生產環境惡化。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種碳負極材料前處理技術，可以提高碳負極與電解液的浸潤性，提高碳負極有效容量的改進碳負極活性物質利用率的方法。
[0005]本發明的第一技術目的是通過以下技術方案得以實現的:
一種改進碳負極活性物質利用率的方法，其特征在于使用等離子體處理碳負極顆粒，提高碳負極顆粒表面的極性。
[0006]本發明使用碳負極制備鋰離子電池負極極片之前先對碳負極材料進行的等離子體前處理，目的是提高碳負極表面的極性，增強其和電解液的浸潤性，提高負極極片碳負極的利用率，提高有效容量。
[0007]作為優選，使用等離子體處理的具體方法為:用電感耦合等離子體裝置對碳負極顆粒進行預處理，處理時間為20-200分鐘，施加電壓為50-220V，電流為50_500mA。
[0008]本發明通過特定的電壓電流控制，在一定時間下進行等離子體處理，提高碳負極表面的極性；若電壓太高或處理時間太長，則成本較高，并且可能造成后期碳負極在電解液中的不穩定性；若電壓太小或處理時間太短，則使碳負極表面的極性難以增加。
[0009]作為優選，使用等離子體處理的處理氣氛為氧氣或者甲基丙烯酸，氣體壓力為
5-100Pa，氣體流速為 l-5L/min。
[0010]采用特定的等離子處理氣氛，并控制氣體壓力和流速，使等離子體處理效率更高，從而使碳負極表面極性增加的可行性提高。
[0011]一種采用所述的一種改進碳負極活性物質利用率的方法制備所得的碳負極制備鋰離子電池負極極片的制備方法，其是將所述碳負極和粘結劑、導電劑按照質量比(6-10):(0.8-1.5): (0.8-1.5)混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片。
[0012]經過等離子體前處理，增強了碳顆粒表面極性，提高了碳負極材料在電解液中的浸潤性，并通過特定的鋰離子電池負極極片的制備方法，從而提高電池負極極片的有效容量。
[0013]作為優選，所述粘結劑為聚偏氟乙烯。
[0014]作為優選，所述導電劑為SuperP。
[0015]作為優選，所述碳負極、粘結劑、導電劑的質量比為8:1:1。
[0016]一種采用所述的鋰離子電池負極極片的制備方法制備所得的鋰離子電池負極極片制備鋰離子電池的制備方法，其是以鋰離子電池負極極片為工作電極，以金屬鋰為對電極，以Celgad為隔膜，并使用電解液組裝成2032扣式電池。
[0017]經過等離子體前處理，增強了碳顆粒表面極性，提高了碳負極材料在電解液中的浸潤性，并通過特定的鋰離子電池負極極片的制備方法，從而提高電池負極極片的有效容量；并進一步通過特定的鋰離子電池的制備方法，制成性能較好的2032扣式電池。
[0018]作為優選，所述電解液為LiPF6/EC+DEC，所述電解液的濃度為1摩爾每升，其中，LiPFfr^(EC+DEC)的體積比為1:1。其中，EC為碳酸乙烯酯，DEC為碳酸二乙酯。
[0019]本發明的電池負極極片浸潤在特定的電解液中，能提高鋰離子電池性能。
[0020]綜上所述，本發明具有以下有益效果:本發明使用碳負極制備鋰離子電池負極極片之前先對碳負極材料進行的等離子體前處理，目的是提高碳負極表面的極性，增強其和電解液的浸潤性，提尚負極極片碳負極的利用率，提尚有效容量。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
利用自制的電感耦合等離子體裝置在50V電壓、50mA電流下處理，處理時間為20分鐘，氣氛為氧氣，氧氣壓力為5Pa，氣體流速為lL/min。
[0023]處理完畢后，將碳負極和粘結劑PVDF，導電劑SuperP按照8:1:1質量比混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片，以金屬鋰為對電極，1M LiPF6/EC+DEC(l:l)為電解液，Celgad隔膜，組裝成2032扣式電池，在0.1C倍率0.4-0.0V范圍下測量負極容量為335.0mAh/go
[0024]實施例2:
利用自制的電感耦合等離子體裝置在220V電壓、500mA電流下處理，處理時間為20分鐘，氣氛為氧氣，氧氣壓力為5Pa，氣體流速為lL/min。
[0025]處理完畢后，將碳負極和粘結劑PVDF，導電劑SuperP按照8:1:1質量比混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片，以金屬鋰為對電極，1M LiPF6/EC+DEC(l:l)為電解液，Celgad隔膜，組裝成2032扣式電池，在0.1C倍率0.4-0.0V范圍下測量負極容量為343.8mAh/g0
[0026]實施例3:
利用自制的電感耦合等離子體裝置在50V電壓、200mA電流下處理，處理時間為50分鐘，氣氛為氧氣，氧氣壓力為10Pa，氣體流速為3L/min。
[0027]處理完畢后，將碳負極和粘結劑PVDF，導電劑SuperP按照8:1:1質量比混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片，以金屬鋰為對電極，1M LiPF6/EC+DEC(l:l)為電解液，Celgad隔膜，組裝成2032扣式電池，在0.1C倍率0.4-0.0V范圍下測量負極容量為333.5mAh/g。
[0028]實施例4:
利用自制的電感耦合等離子體裝置在200V電壓、200mA電流下處理，處理時間為100分鐘，氣氛為氧氣，氧氣壓力為20Pa，氣體流速為3L/min。
[0029]處理完畢后，將碳負極和粘結劑PVDF，導電劑SuperP按照8:1:1質量比混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片，以金屬鋰為對電極，1M LiPF6/EC+DEC(l:l)為電解液，Celgad隔膜，組裝成2032扣式電池，在0.1C倍率0.4-0.0V范圍下測量負極容量為342.0mAh/go
[0030]實施例5:
利用自制的電感耦合等離子體裝置在50V電壓、100mA電流下處理，處理時間為100分鐘，氣氛為氧氣，氧氣壓力為20Pa，氣體流速為3L/min。
[0031]處理完畢后，將碳負極和粘結劑PVDF，導電劑SuperP按照8:1:1質量比混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片，以金屬鋰為對電極，1M LiPF6/EC+DEC(l:l)為電解液，Celgad隔膜，組裝成2032扣式電池，在0.1C倍率0.4-0.0V范圍下測量負極容量為337.lmAh/g0
[0032]實施例5:
利用自制的電感耦合等離子體裝置在100V電壓、300mA電流下處理，處理時間為200分鐘，氣氛為氧氣，氧氣壓力為lOOPa，氣體流速為5L/min。
[0033]處理完畢后，將碳負極和粘結劑PVDF，導電劑SuperP按照8:1:1質量比混合形成漿料后涂于銅箔上，干燥后得到負極極片，以金屬鋰為對電極，1M LiPF6/EC+DEC(l:l)為電解液，Celgad隔膜，組裝成2032扣式電池，在0.1C