复合负极材料、制备方法以及电池与流程

本申请涉及锂离子电池材料领域，具体是涉及复合负极材料、制备方法以及电池。

背景技术：

1、随着市场对锂离子电池能量密度以及功率性能需求的提高，锂离子电池所使用的负极材料在具有高能量密度的同时还需要具有较好的功率性能。

2、目前常见的负极材料功率性能提升措施为二次造粒包覆、掺杂杂原子以及降低粒径。但这些方法虽然能够提升材料的功率性能，但无法兼顾到材料的首次效率，且还会对负极材料的高温性能造成影响。

技术实现思路

1、本申请主要是提供复合负极材料、制备方法以及电池，能够在提升负极材料功率性能的同时兼顾首次效率。

2、为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种复合负极材料，复合负极材料为核壳结构，其中，核壳结构的内核为掺杂杂原子的石墨，外壳包括无定形碳和锂盐，外壳占复合负极材料的质量比为2-10wt％。

3、为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种复合负极材料的制备方法，包括对石墨进行刻蚀处理，得到刻蚀石墨；加热刻蚀石墨并通入杂原子气体，得到杂原子掺杂石墨材料；将杂原子掺杂石墨材料、锂盐、有机溶剂混合并进行反应，对反应的产物进行碳化处理得到复合负极材料。

4、在一具体实施方式中，所述杂原子气体包括氨气、硫化氢、磷化氢、硼化氢，硼烷中的至少一种。

5、在一具体实施方式中，所述加热所述刻蚀石墨并通入杂原子气体的同时，还包括通入碳源气体，所述碳源气体与所述杂原子气体的体积比为1～3:1，所述碳源气体包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔，丙炔中的至少一种。

6、在一具体实施方式中，所述锂盐包括醋酸锂、丙酮酸锂、硬脂酸锂、乙酸锂、油酸锂、新癸酸锂中的至少一种。

7、在一具体实施方式中，所述将所述杂原子掺杂石墨材料、锂盐、有机溶剂均质并进行反应包括将所述杂原子掺杂石墨材料、所述锂盐、树脂加入有机溶剂中分散均匀并进行反应；其中，所述树脂为聚氨酯树脂、古马隆树脂、石油树脂、二甲苯甲醛树脂、苯酚糠醛树脂中的至少一种。

8、在一具体实施方式中，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、乙醚，丙酮中的至少一种。

9、在一具体实施方式中，所述锂盐、所述树脂、所述溶剂、所述杂原子掺杂石墨材料的质量比为1～5：1～30:1000:100。

10、在一具体实施方式中，所述对石墨进行刻蚀处理包括将所述石墨加入所述激光蚀刻机中刻蚀60～600秒，其中，所述激光蚀刻机的光源功率为1～50w，激光脉宽为5～50fs，脉冲重复频率为10～50000khz，引动速率为100～5000mm/s。

11、为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电池，电池包括负极片，负极片包括利用上述制备方法制备的复合负极材料。

12、本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请实施方式提供了一种复合负极材料、制备方法以及电池，其中复合负极材料为核壳结构，其中，所述核壳结构的内核为掺杂杂原子的石墨，外壳包括锂盐和无定形碳，所述外壳占所述复合负极材料的质量比为2-10wt％，内核的石墨在掺杂杂原子前进行了刻蚀处理。相比于现有技术，本申请中石墨在掺杂杂原子前经过刻蚀处理，有利于提升杂原子沉积的效率和材料保液性能，掺杂的杂原子能提升电子导电率；在内核外还包覆锂盐和无定形碳形成的外壳，从而能提升负极材料的电子、离子导电率。内核与外壳相互协同，达到在提升功率性能的同时兼顾首次效率的效果。

技术特征：

1.一种复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料为核壳结构，其中，所述核壳结构的内核为掺杂杂原子的石墨，外壳包括无定型碳和锂盐，所述外壳占所述复合负极材料的质量比为2-10wt％。

2.一种如权利要求1所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述杂原子气体包括氨气、硫化氢、磷化氢、硼化氢，硼烷中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述加热所述刻蚀石墨并通入杂原子气体的同时，还包括：

5.根据权利要求2所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐包括醋酸锂、丙酮酸锂、硬脂酸锂、乙酸锂、油酸锂、新癸酸锂中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述将所述杂原子掺杂石墨材料、锂盐、有机溶剂混合并进行反应包括：

7.根据权利要求6所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、乙醚、丙酮中的至少一种。

8.根据权利要求6所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐、所述树脂、所述有机溶剂、所述杂原子掺杂石墨材料的质量比为1～5：1～30:1000:100。

9.根据权利要求2所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述对石墨进行刻蚀处理包括：

10.一种电池，其特征在于，包括负极片，所述负极片包括如权利要求1所述的复合负极材料。

技术总结本申请提供了复合负极材料、制备方法以及电池，其中一种复合负极材料的制备方法包括对石墨进行刻蚀处理，得到刻蚀石墨；加热刻蚀石墨并通入杂原子气体，得到杂原子掺杂石墨材料；将杂原子掺杂石墨材料、锂盐、有机溶剂混合并进行反应，对反应的产物进行碳化处理得到复合负极材料。相比于现有技术，本申请可在掺杂前进行刻蚀处理，有利于提升杂原子沉积的效率和材料的保液性能，掺杂的杂原子能提升电子导电率；在内核外还包覆锂盐和无定形碳，从而提升负极材料的电子、离子导电率。内核与外壳相互协同，能够在提升负极材料功率性能的同时兼顾首次效率。技术研发人员：梁金受保护的技术使用者：深圳市金牌新能源科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29