[發明專利]石墨負極材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110648447.X
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN115472830A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 潘廣宏;蘇志江;梁文斌;陳全彬;衛昶
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;趙敏岑

1.一種石墨負極材料，其特征在于，所述石墨負極材料具有以下特征：

(1)所述石墨負極材料的總孔體積≤0.02cm³/g；

(2)所述石墨負極材料中，孔徑≤2nm的微孔的孔體積與所述石墨負極材料的總孔體積之比≥30％；

(3)所述石墨負極材料的表面硅的含量為0.27-1wt％。

2.根據權利要求1所述的石墨負極材料，其中，所述石墨負極材料的總孔體積為0.0001-0.02cm³/g，優選為0.0001-0.01cm³/g。

3.根據權利要求1或2所述的石墨負極材料，其中，所述石墨負極材料中，孔徑≤2nm的微孔的孔體積與所述石墨負極材料的總孔體積之比為50-100％，優選為60-100％。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的石墨負極材料，其中，所述石墨負極材料的比表面積≤5m²/g，優選為0.1-4m²/g，更優選為1-3m²/g。

5.根據權利要求1-4中任意一項所述的石墨負極材料，其中，所述石墨負極材料的表面硅含量為0.28-1.5wt％，優選為0.30-1wt％。

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的石墨負極材料，其中，所述石墨負極材料包含煤基石墨的第一相碳和無定形碳的第二相碳。

7.根據權利要求6所述的石墨負極材料，其中，以所述石墨負極材料的總重量為基準，所述第一相碳的含量為70-99wt％，所述第二相碳的含量為1-30wt％。

8.一種石墨負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將煤進行粉碎，得到煤顆粒；

(2)將所述煤顆粒進行石墨化，得到石墨化材料；

(3)在加熱和攪拌條件下，將所述石墨化材料、第一改性劑和第二改性劑進行混合改性，得到所述石墨負極材料。

9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述煤滿足以下條件：鏡質組反射率≥2，揮發分≤10wt％；灰分≤15wt％；

優選地，所述煤滿足以下條件：

鏡質組反射率≥2.3；揮發分≤10wt％；灰分≤10wt％。

10.根據權利要求8或9所述的方法，其中，步驟(2)中，所述石墨化的條件包括：控制石墨化設備中，變壓器的實際最大送電功率為≥5,000kW，實際最大送電功率的持續送電時間為0.5-100h；

優選地，所述石墨化的條件包括：控制石墨化設備中，變壓器的實際最大送電功率為5,000-50,000kW，實際最大送電功率的持續送電時間為10-80h。

11.根據權利要求8-10中任意一項所述的方法，其中，步驟(3)中，所述第一改性劑為中間相瀝青；所述第二改性劑選自石油瀝青、煤瀝青、氧化瀝青和高分子聚合物中的至少一種；

優選地，所述第一改性劑滿足以下條件：第一改性劑的軟化點≥150℃，優選為200-400℃；第一改性劑的中間相含量≥40wt％，優選為50-100wt％；

優選地，所述第二改性劑滿足以下條件：第二改性劑軟化點≥100℃，優選為150-400℃

優選地，所述石墨化材料的用量為30-99.9wt％，所述第一改性劑與所述第二改性劑的總用量為0.1-30wt％，所述第一改性劑與所述第二改性劑的用量比為0.1-10:1；

優選地，所述石墨化材料的用量為20-99wt％，所述第一改性劑與所述第二改性劑的總用量為1-20wt％，所述第一改性劑與所述第二改性劑的用量比為0.2-5:1。