一种石墨负极材料及其制备方法和用途与流程

本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种石墨负极材料及其制备方法和用途。

背景技术：

1、目前锂离子电池负极主要是碳材料，包括无定形碳、天然石墨和人造石墨。天然石墨能量密度高、但缺点是膨胀较大和倍率性能不佳，限制了其在动力电池中的应用；人造石墨具有与电解液相容性好、循环和倍率性能较佳的优点，但缺点是价格较高，增加了动力电池的制造成本；无定形碳的锂离子的扩散速率比较快，倍率性能好，但比容量和库仑效率比较低。为了提高人造石墨负极材料的倍率性能，通常是在人造石墨表面形成一层包覆层材料(如无定形碳材料)。

2、cn114538434a公开了一种石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：将煤液化沥青制备成的碳微粉，使用煤液化沥青和/或煤液化重油对碳微粉进行包覆，最后石墨化处理，该方法拓宽了煤液化油渣的应用领域。

3、cn106486669a公开了一种高放电倍率锂离子电池石墨负极材料及其制备方法，该方法是在石墨负极材料表面包覆一层沥青，用于改善人造石墨表面导电性，提高低温性能。

4、现有的包覆方式往往面临一些问题，例如包覆负极材料有裸露部分、包覆层薄厚不均匀，以及包覆层与石墨的粘结不够紧密等，导致包覆负极材料在大电流充放电过程中容易造成析锂，从而破坏负极材料的结构，引发安全问题。因此怎样在石墨表面形成均匀包覆层且结构稳定是十分有意义的。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种石墨负极材料及其制备方法和用途，该石墨负极材料具有表面包覆层均匀和结构稳定的优点，包含该负极材料的电池具有优异的综合性能。

2、为了实现上述发明目的，本申请第一方面提供一种石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将人造石墨前驱体进行石墨化，得到石墨基体；

4、(2)将所述石墨基体和包覆剂进行混合，得到混合料；

5、(3)将所述混合料进行挤出，得到挤出料；

6、(4)将所述挤出料进行碳化，得到所述石墨负极材料。

7、本发明第二方面提供由上述方法制备的石墨负极材料。

8、本发明第三方面提供上述石墨负极材料在锂离子电池中的用途。

9、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

10、1)本发明提供的制备方法中，将石墨基体与包覆剂组成的混合料进行挤出，经过碳化后由包覆剂形成的无定形碳能够均匀包住石墨基体的表面，这样有利于锂离子在嵌入脱出的过程中脱溶剂化，石墨片层更稳定，不容易剥离。

11、2)本发明提供的制备方法中，所述混合料经过挤出后可以将包覆的无定形碳本身自带的孔闭合，最终制得的负极材料结构更加稳定。

12、3)本发明提供的石墨负极材料用于锂离子电池，具有优异的性能，具体为：充放电容量≥344mah/g、首次库伦效率≥93％，还具有优异的快充和循环性能。

技术特征：

1.一种石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述人造石墨前驱体选自无烟煤、煤沥青焦、针状焦、石油焦、同性焦中的至少一种；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述石墨化的温度为2800-3500℃，石墨化的时间为1-72h。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述包覆剂选自煤沥青、石油沥青、可纺沥青、氧化沥青、中间相沥青、树脂、生物质、蔗糖中的至少一种；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述石墨基体与包覆剂进行混合的重量比为(90-99.9):(0.1-10)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述挤出的温度为100-400℃，挤出的时间为10-60min。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述碳化的温度为700-1500℃，碳化的时间为1-15h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述石墨负极材料还要经过筛分处理，使粒径满足：d10≥1.0um、d50＝5-25um和d90≤50um。

9.由权利要求1-8中任一项所述的方法制备的石墨负极材料。

10.一种如权利要求1-8所述方法制备的石墨负极材料或权利要求9所述的石墨负极材料在锂离子电池中的用途。

技术总结本发明涉及碳材料领域，具体涉及一种石墨负极材料及其制备方法和用途。所述石墨负极材料的制备方法包括以下步骤：(1)将人造石墨前驱体进行石墨化，得到石墨基体；(2)将所述石墨基体和包覆剂进行混合，得到混合料；(3)将所述混合料进行挤出，得到挤出料；(4)将所述挤出料进行碳化，得到所述石墨负极材料。本发明提供的石墨负极材料的结构致密稳定，综合性能优异。技术研发人员：潘广宏,苏志江,贺国锋,孔俊丽,郝朏受保护的技术使用者：国家能源投资集团有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9