[發明專利]高倍率雙層包覆石墨負極材料、鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202011217904.1
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112421001B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 李興月;梁運輝;高川;平國政;喬喬;董昭青;王圓方
• 申請（專利權）人: 成都愛敏特新能源技術有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 成都熠邦鼎立專利代理有限公司 51263
• 代理人: 李曉英

本發明涉及高倍率雙層包覆石墨負極材料、鋰離子電池及其制備方法，其雙層包覆的內層為軟碳包覆層，外層為硬碳包覆層；該方法包括；S1，一次混合：將A，B兩種組分混合，得一次混合物料；S2，預熱處理得到軟碳包覆的石墨前驅體；S3，將S2的混合物與硬碳包覆劑混合，得二次混合物料；S4，固化熱處理得雙層包覆的石墨前驅體；S5，將所得的雙層包覆的石墨前驅體進行高溫石墨化，得到雙層包覆石墨的負極材料。本發明采用液相硬碳包覆軟碳石墨復合材料，能夠避免高溫碳化產生的顆粒粘接，硬碳能在碳化過程中填充到軟碳小分子揮發產生的空隙中，實現均勻包覆，使石墨復合材料的表面更加光滑，減少比表面積的增大，降低石墨的不可逆容量損失。

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，尤其涉及高倍率雙層包覆石墨負極材料、鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

在加速能源使用形式由化石能源向清潔能源轉變的戰略背景下，鋰離子電池（LIB）憑借其高能量密度、高功率、長循環壽命、較高的工作電壓、放電平穩、寬工作溫度范圍、無記憶效應和安全性能較好等綜合優勢，在實現環保而高效的能量存儲及轉化方式方面顯得尤為重要，然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗對鋰離子電池提出了更高的要求：質量更輕、使用時間更長、快速充電等。

作為鋰離子電池的重要組成部分，負極自身的性能直接影響著整個電池體系的性能，石墨具有容量高、成本低、循環壽命長和安全無毒等優點，是目前最廣泛使用的鋰離子電池負極材料。然而，石墨材料較小的層間距，導致在快速充電過程中，鋰離子的快速擴散受到了限制，為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優異的電極材料。

中國專利文獻CN102306796A，公開了一種復合石墨負極材料，該復合石墨負極材料包括天然石墨內核和包覆在天然石墨內核表面的包覆層，所述包覆層為酚醛樹脂碳化后形成的硬碳。該復合石墨負極材料采用硬碳對天然石墨進行包覆改性，在一定程度上可以利用硬碳材料層間距大、結構無序的特點改善鋰離子電池的充放電性能，但在石墨表面包覆不夠致密，導致快充效果不是很理想。

中國專利文獻CN103647055A，公開了一種環氧樹脂改性石墨的負極材料及其制備方法，通過將有機硅改性的環氧樹脂與天然石墨通過研磨、高溫固化、碳化和粉碎，得到一種環氧樹脂改性天然石墨的材料，雖然能夠阻止大體積溶劑分子的共嵌入，但是高溫熱解易結塊，粉碎也會破壞包覆效果，使石墨表面包覆不均勻以及包覆層被破壞的現象，最終不能實現很好的包覆效果。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題提供高倍率雙層包覆石墨負極材料、鋰離子電池及其制備方法。

本發明通過下述技術方案實現：

高倍率雙層包覆石墨負極材料，雙層包覆的內層為軟碳包覆層，外層為硬碳包覆層。

進一步的，所述軟碳包覆層厚度為50 nm -200nm。

進一步的，所述硬碳包覆層厚度為20 nm -100nm。

優選地，所述軟碳包覆層的原料包括A、B兩種組分，所述A組分包括石油焦、針狀焦、瀝青焦中的至少一種；B組分為石油瀝青或煤瀝青。

進一步優選地，A組分與B組分的質量比為90:10-99:1。

優選地，硬碳包覆層的原料為硬碳包覆劑，所述硬碳包覆劑包括石油瀝青、液態瀝青、石油渣油、液態酚醛樹脂、液態呋喃樹脂中的至少一種。

高倍率雙層包覆石墨負極材料的制備方法，包括以下步驟；

S1，一次混合：將A，B兩種組分混合，得一次混合物料；

所述A組分包括石油焦、針狀焦、瀝青焦中的至少一種，B組分為石油瀝青或煤瀝青；

S2，預熱處理：在惰性氣體保護下對所述一次混合物料進行熱處理，得到軟碳包覆的石墨前驅體；