[發(fā)明專利]一種硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210648241.1
• 申請(qǐng)日: 2022-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN114852991A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周浪;申玉良;仰韻霖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東凱金新能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/05
• 分類號(hào): C01B32/05;C01B32/184;C01B32/194;H01M4/587
• 代理公司: 東莞恒成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44412
• 代理人: 姚偉旗

本發(fā)明公開了一種硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料及其制備方法，該負(fù)極材料包括人造石墨材料以及依次均勻地包覆在所述人造石墨材料表面的硬碳層和軟碳層，所述人造石墨材料、硬碳層、軟碳層的重量比為1：(0.1?0.35)：(0.08?0.2)。上述人造石墨負(fù)極材料通過硬碳和軟碳對(duì)人造石墨的修飾作用，硬碳類材料在高溫石墨化之后仍然是無(wú)定型程度較高的硬炭結(jié)構(gòu)，構(gòu)建單顆粒之間的鋰離子快速擴(kuò)散通道，軟碳包覆以解決硬碳地比表和電解液的刻蝕問題，使最終的產(chǎn)品具有較好的倍率性能和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源鋰離子電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，國(guó)家大力倡導(dǎo)發(fā)展新能源技術(shù)，其中鋰離子電池作為高能量密度、高循環(huán)性能和無(wú)污染的儲(chǔ)能技術(shù)，有著較好的發(fā)展前景。鋰離子電池在動(dòng)力汽車和消費(fèi)數(shù)碼類的市場(chǎng)上占比非常高，在大規(guī)模儲(chǔ)能方面占比也在穩(wěn)步上升。負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，商業(yè)化程度最高的是石墨。

相比于天然石墨，人造石墨有著更好的倍率性能、循環(huán)性能，更適合于高端的產(chǎn)品，尤其用于消費(fèi)數(shù)碼類領(lǐng)域。數(shù)碼類人造石墨負(fù)極材料通常對(duì)快充性能有著非常高的要求，但又需同時(shí)兼顧要能量密度和循環(huán)性能。于此，人造石墨負(fù)極產(chǎn)品通常會(huì)采用二次顆粒和包覆無(wú)定形碳的方案設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)性能要求。造粒過程大多數(shù)是加入較高軟化點(diǎn)的瀝青，在高溫下進(jìn)行攪拌，將一次顆粒粘接為二次顆粒，提高能量密度和循環(huán)性能。由于石墨的本征鋰離子擴(kuò)散系數(shù)較差，包覆無(wú)定形碳會(huì)在石墨表面形成高速緩存通道，極大地提高石墨的動(dòng)力學(xué)并且會(huì)修飾石墨的缺陷從而降低能量密度的損失。但是采用上述的傳統(tǒng)技術(shù)所得的石墨負(fù)極材料仍然不能滿足未來(lái)市場(chǎng)的需要，尤其是循環(huán)性能和快充方面，需要在造粒和包覆方面進(jìn)行進(jìn)一步地技術(shù)突破。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的之一提供一種硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料，其通過硬碳和軟碳對(duì)人造石墨的修飾作用，以提高負(fù)極材料的循環(huán)性能和快充方面性能。

本發(fā)明的目的之二提供一種上述硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料的制備方法。

本發(fā)明目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料，包括人造石墨材料以及依次均勻地包覆在所述人造石墨材料表面的硬碳層和軟碳層，所述人造石墨材料、硬碳層、軟碳層的重量比為1：(0.1-0.35)：(0.08-0.2)。

進(jìn)一步地，所述人造石墨材料為石油焦和/或煤系焦，粒徑D50為6μm-10μm。

進(jìn)一步地，所述硬碳層為瀝青和樹脂類有機(jī)高分子的混合物，所述瀝青與所述樹脂類有機(jī)高分子的重量比為(0.05-0.15)：(0.05-0.2)。該瀝青為但不限于煤焦瀝青、石油瀝青或者天然瀝青。

進(jìn)一步地，所述樹脂類有機(jī)高分子為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸類樹脂中的一種或者兩種以上。其中，所述環(huán)氧樹脂為但不限于雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、甘油環(huán)氧樹脂、胺基環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂中的一種或者兩種以上。丙烯酸類樹脂為但不限于熱塑性丙烯酸樹脂、熱固性丙烯酸樹脂。優(yōu)選地，丙烯酸類樹脂為熱固性丙烯酸樹脂。

進(jìn)一步地，所述軟碳層為低溫液相瀝青。低溫液相瀝青即低溫狀態(tài)下瀝青為液態(tài)。

本發(fā)明目的之二采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種硬碳和軟碳共修飾的人造石墨負(fù)極材料的制備方法，包括如下制備步驟：

S1：將人造石墨材料與硬碳材料進(jìn)行混勻，得到混合物；

S2：在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將步驟S1所得的混合物放入造粒設(shè)備中，進(jìn)行升溫造粒，待冷卻后，得到包覆有硬碳層的二次顆粒；

S3：將步驟S2所得的二次顆粒放入石墨化設(shè)備，進(jìn)行高溫石墨化，得到石墨化物料；