石墨负极材料的制造方法及其石墨负极材料和电化学装置与流程

本发明属于负极材料，具体涉及一种石墨负极材料的制造方法及其石墨负极材料和电化学装置。

背景技术：

1、锂离子电池因其具有高能量密度、快速充电能力和长循环寿命等优势，在消费电子、动力电池和储能等领域被广泛应用。针对锂离子电池负极材料，其主要包括石墨类、软硬碳类和硅基材料等。其中石墨类材料因其嵌锂电位低、嵌锂容量高、稳定性强、快充能力好、成本低廉以及绿色环保等优势，成为应用最为广泛的负极材料，其具体包括人造石墨和天然石墨。

2、人造石墨以石油焦或者针焦为原料，经过高温石墨化制备得到，其结构内部比较密实且颗粒硬度大，因此具有良好的循环稳定性和高温性能。相比于天然石墨，人造石墨具备较大的层间距，有利于提升材料的快充能力。然而，人造石墨的石墨化度相对天然石墨较低，导致其具有较低的克容量，同时制作成本高于天然石墨。对于天然石墨，尽管其具有克容量高、功率性能好和成本低廉的优势，但是天然石墨的快充能力、循环性能和高温性能均比人造石墨差。鉴于市场上越来越大的成本制作压力，如何更好地使用成本低廉的天然石墨材料，以使其具备优异的循环性能和高温性能，是目前行业内的研究重点。

3、综上所述，在本领域中，亟需开发一种在常温或高温下具有良好的电化学性能的天然石墨材料。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨负极材料的制造方法及其石墨负极材料和电化学装置。本发明针对目前天然鳞片石墨存在的循环性能差以及快充能力差的问题，利用在鳞片石墨球化前进行氧化处理，同时对内部和表面官能团进行修饰，有助于提高天然鳞片石墨的循环性能和快充性能。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种石墨负极材料的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

4、氧化处理：将天然鳞片石墨进行氧化处理，得到氧化鳞片石墨；

5、球化处理：将氧化鳞片石墨进行球化处理，得到所述石墨负极材料。

6、本发明通过对天然鳞片石墨先进行氧化处理，再将氧化鳞片石墨进行球化处理，得到了改性石墨负极材料。相比于现有技术中公开的对球形石墨进行氧化处理的技术方案，本发明提供的制造方法具有能够增大天然鳞片石墨的氧化面积以及能够实现球形石墨表面和内部共同氧化的优势。上述氧化工艺能够稳定石墨材料的表面结构以及内部结构，避免其与电解液发生副反应，导致sei膜增厚，在提升其倍率性能的同时，也能够解决在循环过程中因结构被破坏导致的循环衰减过快问题。

7、第二方面，本发明提供了一种石墨负极材料，所述石墨负极材料是采用根据第一方面所述的石墨负极材料的制造方法制备得到的。

8、第三方面，本发明提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述负极片包括负极活性物质和集流体，所述负极活性物质为根据权利要求第二方面所述的石墨负极材料。

9、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

10、本发明提供了一种石墨负极材料，其通过对天然鳞片石墨先进行氧化处理，再将氧化鳞片石墨进行球化处理，得到了改性石墨负极材料。相比于现有技术中公开的对球形石墨进行氧化处理的技术方案，本发明提供的制造方法具有能够增大天然鳞片石墨的氧化面积以及能够实现球形石墨表面和内部共同氧化的优势。上述氧化工艺能够稳定石墨材料的表面结构以及内部结构，避免其与电解液发生副反应，导致sei膜增厚，在提升其倍率性能的同时，也能够解决在循环过程中因结构被破坏导致的循环衰减过快问题。

技术特征：

1.一种石墨负极材料的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述天然鳞片石墨的平均粒径为3μm至8μm。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述氧化处理的温度为200℃至400℃，时间为1h至3h；

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述球化处理后还包括筛分和除磁处理。

5.一种石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料是采用根据权利要求1至4中任一项所述的石墨负极材料的制造方法制备得到的。

6.根据权利要求5所述的石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的比表面积为5m2/g至10m2/g；

7.根据权利要求5所述的石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的拉曼光谱中d峰的强度和g峰的强度的比值为0.1至0.3。

8.根据权利要求5所述的石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的红外光谱中-c＝o伸缩振动峰的强度和-c-oh弯曲振动峰的强度的比值为0.05至0.5。

9.根据权利要求5所述的石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的表面和中心位置的碳氧元素质量比为0.8至1.2。

10.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括正极片、负极片、电解液和隔膜，所述负极片包括负极活性物质和集流体，所述负极活性物质为根据权利要求5至9中任一项所述的石墨负极材料。

技术总结本发明提供一种石墨负极材料的制造方法及其石墨负极材料和电化学装置。所述制造方法包括以下步骤：氧化处理：将天然鳞片石墨进行氧化处理，得到氧化鳞片石墨；球化处理：将氧化鳞片石墨进行球化处理，得到所述石墨负极材料。本发明针对目前天然鳞片石墨存在的循环性能差以及快充能力差的问题，利用在鳞片石墨球化前进行氧化处理，同时对内部和表面官能团进行修饰，有助于提高天然鳞片石墨的循环性能和快充性能。技术研发人员：刘永兴,孙化雨受保护的技术使用者：远景动力技术（江苏）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27