石墨改性材料、石墨基负极活性材料及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.石墨改性材料，其特征在于，包括采用表面活性剂作为分散溶剂经氧化改性于表面形成缺陷的石墨。2.根据权利要求1所述的石墨改性材料，其特征在于，包含下述特征(1)至(5)中的至少一种：(1)所述石墨为天然石墨，且改性之后0.1c可逆容量≥372mah/g；(2)所述石墨为人造石墨，且改性之后0.1c可逆容量≥360mah/g；(3)所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂和/或非离子型表面活性剂；(4)所述石墨经氧化剂进行氧化改性，所述氧化剂为双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、过硫酸铵或高锰酸钾；(5)d50≥17.7μm，首次库伦效率≥90％。3.石墨改性材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)制备混合溶液将表面活性剂和水混合得混合溶液；(2)制备混合料于所述混合溶液中加入石墨和氧化剂进行分散得混合料；(3)制备干燥料将所述混合料进行干燥得干燥料；(4)制备热处理产物将所述干燥料进行热处理，降温后粉碎、筛分。4.根据权利要求3所述的石墨改性材料的制备方法，其特征在于，包含下述特征(1)至(14)中的至少一种：(1)所述石墨为天然石墨和/或人造石墨；(2)所述表面活性剂和所述水的质量比为1:20～100；(3)所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇醚硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、十六烷基三甲基硫酸铵、十六烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基溴化铵中的至少一种；(4)所述混合溶液、所述石墨和所述氧化剂的质量比为100～1000:100:1～30；(5)所述氧化剂为双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、过硫酸铵或高锰酸钾；(6)所述混合的条件包括：采用不低于400rpm/min的搅拌速度且搅拌时间为1h至4h；(7)所述分散采用搅拌机或混捏机进行搅拌；(8)所述分散使用的转速不低于40rpm/min，时间为0.5h至12h；(9)所述干燥采用的设备为烘箱、混捏机或干燥机；(10)所述干燥采用的温度为60℃至160℃，时间为1h至48h；(11)所述热处理于真空箱式炉的保护气氛下进行，所述保护气氛为氩气、氮气或氦气；(12)所述热处理的条件为升温到300℃至900℃，并保温1h至12h，升温速率为1℃/min至10℃/min；(13)所述粉碎采用机械粉碎机进行；(14)所述筛分目数大于200目。5.石墨基负极活性材料，其特征在于，包括石墨核和包覆于所述石墨核的碳层，首次库
伦效率≥92％，所述石墨核为采用表面活性剂作为分散溶剂经氧化改性于表面形成缺陷的石墨。6.根据权利要求5所述的石墨基负极活性材料，其特征在于，包含下述特征(1)至(5)中的至少一种：(1)所述石墨为天然石墨和/或人造石墨；(2)所述石墨经氧化剂进行氧化改性，所述氧化剂为双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、过硫酸铵或高锰酸钾；(3)d50≥20μm，bet≥1.5m2/g；(4)所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂和/或非离子型表面活性剂；(5)所述碳层的制备原料包括煤焦沥青、石油沥青或天然沥青。7.石墨基负极活性材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)制备混合溶液将表面活性剂和水混合得混合溶液；(2)制备混合料于所述混合溶液中加入石墨和氧化剂进行分散得混合料；(3)制备干燥料将所述混合料进行干燥得干燥料；(4)制备前驱体将所述干燥料于高温炉中进行热处理，降温后粉碎、筛分得前驱体；(5)材料包覆将所述前驱体与沥青混合后进行碳化。8.根据权利要求7所述的石墨基负极活性材料的制备方法，其特征在于，包含下述特征(1)至(20)中的至少一种：(1)所述石墨为天然石墨和/或人造石墨；(2)所述表面活性剂和所述水的质量比为1:20～100；(3)所述表面活性剂为聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇醚硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、十六烷基三甲基硫酸铵、十六烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基溴化铵中的至少一种；(4)所述混合溶液、所述石墨和所述氧化剂的质量比为100～1000:100:1～30；(5)所述氧化剂为双氧水、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、过硫酸铵或高锰酸钾；(6)所述混合的条件包括：采用不低于400rpm/min的搅拌速度且搅拌时间为1h至4h；(7)所述分散采用搅拌机或混捏机进行搅拌；(8)所述分散使用的转速不低于40rpm/min，时间为0.5h至12h；(9)所述干燥采用的设备为烘箱、混捏机或干燥机；(10)所述干燥采用的温度为60℃至160℃，时间为1h至48h；(11)所述热处理于真空箱式炉保护气氛下进行，所述保护气氛为氩气、氮气或氦气；(12)所述热处理条件为升温到300℃至900℃，并保温1h至12h，升温速率为1℃/min至10℃/min；(13)所述粉碎采用机械粉碎机进行；
(14)所述筛分目数大于200目；(15)所述沥青为煤焦沥青、石油沥青或天然沥青；(16)所述沥青的软化点为230℃至270℃，d50为5μm至10μm；(17)所述前驱体和所述沥青的质量比为100:5～20；(18)所述前驱体和所述沥青采用高速混合机进行搅拌混合，且搅拌速度为400rpm/min至600rpm/min，搅拌时间为10min至30min；(19)所述碳化于高温真空炉的保护气氛下进行，所述保护气氛为氩气、氮气或氦气；(20)所述碳化的条件为升温到900℃至1200℃，并保温1h至8h，升温速率为1℃/min至10℃/min。9.根据权利要求1或2的所述的石墨改性材料、权利要求3或4所述的石墨改性材料的制备方法所制备的石墨改性材料、权利要求5或6所述的石墨基负极活性材料、或权利要求7或8所述的石墨基负极活性材料的制备方法所制备的石墨基负极活性材料于负极材料中的应用。10.二次电池，包括正极材料、负极材料和电解液，其特征在于，所述负极材料包括权利要求1或2所述的石墨改性材料、权利要求3或4所述的石墨改性材料的制备方法所制备的石墨改性材料、权利要求5或6所述的石墨基负极活性材料、或权利要求7或8所述的石墨基负极活性材料的制备方法所制备的石墨基负极活性材料。

技术总结
本发明公开了石墨改性材料、石墨基负极活性材料及其制备方法和应用。石墨改性材料包括采用表面活性剂作为分散溶剂经氧化改性于表面形成缺陷的石墨。石墨改性材料的制备方法包括：(1)制备包含表面活性剂的混合溶液；(2)制备包含混合溶液、氧化剂和石墨的混合料；(3)制备干燥料；(4)制备热处理产物。表面活性剂于石墨颗粒的表面产生润湿作用，且吸附于石墨的表面以防止石墨的聚集从而起到分散作用，可使石墨与氧化剂充分接触，石墨表面氧化均一充分从而于石墨表面形成缺陷，增加嵌锂位点，从而得到高容量的石墨改性材料。到高容量的石墨改性材料。到高容量的石墨改性材料。


技术研发人员：徐坚 李叙锋 江志钦
受保护的技术使用者：广东凯金新能源科技股份有限公司
技术研发日：2022.07.27
技术公布日：2022/10/11