改性石墨负极材料及其制备方法及二次电池技术

本发明专利技术提供一种改性石墨负极材料及其制备方法及二次电池。所述改性石墨负极材料包括石墨以及多层石墨烯。所述多层石墨烯分散在所述石墨中。所述多层石墨烯通过粘结剂的粘结作用负载有导电剂。所述改性石墨负极材料能够使负极实现更高的压实密度，当其应用到二次电池中后能够有效的改善二次电池的负极析锂情况，同时改善二次电池的循环性能。

Modified graphite negative electrode material and its preparation method and two times battery

The invention provides a modified graphite negative electrode material and a preparation method thereof and a two time battery. The modified graphite anode material includes graphite and multilayer graphene. The multilayer graphene is dispersed in the graphite. The multilayer graphene is loaded with conductive agent through the bonding action of the binder. The modified graphite anode material can achieve higher compaction density of the anode, and when it is applied to the secondary battery, the lithium evolution of the anode of the secondary battery can be effectively improved, and the cycling performance of the secondary battery can be improved.

【技术实现步骤摘要】
改性石墨负极材料及其制备方法及二次电池
本专利技术涉及二次电池领域，尤其涉及一种改性石墨负极材料及其制备方法及二次电池。
技术介绍
随着对二次电池能量密度的要求越来越高，负极材料成为高能量密度二次电池开发的关键因素。由于负极体积占整个二次电池体积的40％～50％，尤其在高能量密度下其所占比例更高，因此提高负极压实密度是提高二次电池能量密度的有效方式。负极压实密度的增加有利于提升二次电池的能量密度，但是不可避免的会带来电解液浸润困难、极化增大、界面变差等问题，从而导致二次电池的动力学性能及循环性能恶化，比如，高压实密度下负极易析锂及室温下循环后容量衰减较快。石墨负极材料的综合性能比较好，尤其是循环性能比较好，但是提高石墨的压实密度则比较困难，因为石墨的辊压压力已经达到极限；且在高压实密度下，负极与电解液的界面比较差，导致负极析锂风险加大。单层石墨烯的导电性非常好，但是加工性能很差。现有技术中将石墨烯与石墨简单混合，由于石墨烯本身的特点其很难与石墨混合均匀，会造成二次电池的一致性太差，从而无法量产使用。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种改性石墨负极材料及其制备方法及二次电池，所述改性石墨负极材料能够使负极实现更高的压实密度，当其应用到二次电池中后能够有效的改善二次电池的负极析锂情况，同时改善二次电池的循环性能。为了达到上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种改性石墨负极材料，其包括石墨以及多层石墨烯。所述多层石墨烯分散在所述石墨中。所述多层石墨烯通过粘结剂的粘结作用负载有导电剂。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种改性石墨负极材料的制备方法，用于制备本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料，包括步骤：在保护气体气氛下，向机械融合机的反应釜中加入多层石墨烯、导电剂以及粘结剂，设置转速并升温，以使多层石墨烯通过粘结剂的粘结作用负载有导电剂；将负载有导电剂的多层石墨稀以及石墨加入混料机中进行混料，混料完成后过筛、去磁，即得到改性石墨负极材料。在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种二次电池，其包括根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术的改性石墨负极材料能够使负极实现更高的压实密度，当其应用到二次电池中后能够有效的改善二次电池的负极析锂情况，同时改善二次电池的循环性能。附图说明图1是实施例1制备得到的负载有SuperP的多层石墨烯的FESEM图；图2是实施例1得到的改性石墨负极材料的SEM图；图3是对比例2得到的改性石墨负极材料的SEM图；图4是对比例1的负极析锂情况；图5是实施例1的负极析锂情况。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的改性石墨负极材料及其制备方法及二次电池。首先说明根据本专利技术第一方面的改性石墨负极材料。根据本专利技术第一方面的改性石墨负极材料包括石墨以及多层石墨烯，所述多层石墨烯分散在所述石墨中。所述多层石墨烯通过粘结剂的粘结作用负载有导电剂。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，多层石墨烯具有非常好的润滑效果，但其导电性和电解液浸润性一般，同时多层石墨烯表面和内部具有较多的空隙，很容易吸附或粘结其它物质。导电剂粒径小，比表面积比较大，具有优异的导电性和电解液浸润性(浸润时间在10s左右)。因此通过利用粘结剂的粘结作用将导电剂负载到多层石墨烯上(比如多层石墨烯的表面和内部层间位置等)，可以提升多层石墨烯的导电性和电解液浸润性，同时降低多层石墨烯的表面能，使其表面能够形成大面积成片的优良润滑膜。当将负载有导电剂的多层石墨烯与石墨混合得到改性石墨负极材料后，多层石墨烯优异的润滑效果可以大大降低冷压时石墨颗粒之间的摩擦阻力，从而使石墨颗粒之间可以更好的滑移以达到更高的压实密度，避免单层石墨烯加工困难的问题。同时利用多层石墨烯可以实现快速脱嵌锂，且利用导电剂优异的导电性和电解液浸润性，显著降低了高压实密度下负极的析锂风险，更好的保持了石墨负极材料优异的综合性能，尤其是循环性能。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述多层石墨烯的真密度可为1.8g/cm3～2.15g/cm3，此种真密度的多层石墨烯具有非常好的润滑效果，在冷压压实过程中，可以减小石墨颗粒之间的摩擦阻力，使石墨颗粒达到最佳堆积状态，从而可提升负极的压实密度。若进一步增大或减小多层石墨烯的真密度，则石墨烯良好的润滑性消失，且石墨烯的加工性能变差，导致负极浆料的粘度波动较大，无法进行涂布或石墨烯在负极浆料中很难分散开，造成二次电池的容量波动较大，较难实现量产。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述多层石墨烯的层数可为10～20，具有此层数的多层石墨烯具有较好的润滑效果和较低的比表面积(BET)(通常BET<40m2/g)。现有技术中使用的石墨烯的层数通常小于10，这种石墨烯虽然导电性很好、容量很高，但是比表面积会急剧增加，造成二次电池不可逆容量损失加大，而且由于巨大的比表面积，石墨烯自身团聚现象明显增加，从而造成加工困难，导致负极浆料的粘度波动较大，无法进行涂布或石墨烯在负极浆料中很难分散开，造成二次电池的容量波动较大，较难实现量产。优选地，所述多层石墨烯的层数可为10～15。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述导电剂可包括碳黑导电剂、石墨导电剂中的一种或几种。优选地，所述导电剂可选自Super-P、SuperS、乙炔黑、350G、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述粘结剂可选自沥青、酚醛树脂、聚氨酯、聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述石墨与所述多层石墨烯的质量比可为(99.9％～85％):(0.1％～15％)。若所述多层石墨烯的含量过高，则会造成二次电池的首次效率偏低，容量偏低，进而影响二次电池的能量密度，此外，多层石墨烯的含量过高还会导致负极浆料的分散性变差，反而影响负极的压实密度，导致负极容易析锂，影响二次电池的性能；若所述多层石墨烯的含量过低，则其导电性及润滑性相对较差，从而对负极的压实密度的改善不明显。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述导电剂、所述粘结剂与所述多层石墨烯的质量比可为(10％～40％):(5％～40％):(20％～80％)。若所述导电剂的含量过高，则其较难均匀分散在所述多层石墨烯的表面，无法有效发挥多层石墨烯优良的润滑性，从而影响负极片的加工，导致负极压实密度偏低；若所述导电剂的含量过低，则所述多层石墨烯表面的活性点未能被所述导电剂均匀覆盖，无法有效改善多层石墨烯的导电性和电解液浸润性，在循环中会产生较多的副反应，消耗较多的电解液，最终导致二次电池的循环性能恶化。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述石墨可选自人造石墨和/或天然石墨。在根据本专利技术第一方面所述的改性石墨负极材料中，所述多层石墨烯的中值粒径D50可为6μm～24μm。中值粒径D50较大的多层石墨烯的合成优率低，因此增大所述多层石墨烯的中值粒径D50会导致加工成本升高；若所述多层石墨烯的中值粒径D50偏低，则较难形成连续的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性石墨负极材料，包括：石墨；以及多层石墨烯，分散在所述石墨中；其特征在于，所述多层石墨烯通过粘结剂的粘结作用负载有导电剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨负极材料，包括：石墨；以及多层石墨烯，分散在所述石墨中；其特征在于，所述多层石墨烯通过粘结剂的粘结作用负载有导电剂。2.根据权利要求1所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述多层石墨烯的真密度为1.8g/cm3～2.15g/cm3。3.根据权利要求1所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述多层石墨烯的层数为10～20；优选地，所述多层石墨烯的层数为10～15。4.根据权利要求1所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述导电剂包括碳黑导电剂、石墨导电剂中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述导电剂选自Super-P、SuperS、乙炔黑、350G、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、KS-6、KS-15、SFG-6、SFG-15中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述粘结剂选自沥青、酚醛树脂、聚氨酯、聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸酯、乙烯-...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔航，陈泰强，谢远森，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35