一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，包括以下步骤：S01：将石墨材料放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度后，向石英质管式炉内持续通入反应介质，反应一定时间后，停止通入反应介质，然后降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。本发明专利技术的有益效果是：原料来源广泛且廉价易得，操作方便，工业化水平高，产品性能稳定，具备良好的电化学性能指标。

Preparation of a new type of amorphous carbon coated graphite material

The invention relates to a novel preparation method of amorphous carbon coated graphite material, which comprises the following steps: S01: the graphite material into the quartz tube furnace, and then to the quartz tube furnace under the protection of gas, the quartz tube furnace temperature rise to the specified temperature; S02: quartz tube furnace temperature rise to a specified temperature, to the quartz tube furnace continuously into the reaction medium, reaction time, stop pass into the reaction medium, and then cooling, finally can get the model of amorphous carbon coated graphite material. The invention has the advantages of wide source, cheap and easy to get, convenient operation, high level of industrialization, stable product performance, and good electrochemical performance index.

【技术实现步骤摘要】
一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法
本专利技术涉及包覆石墨材料的制备
，尤其涉及一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法。
技术介绍
随着纯电动汽车的发展，锂离子电池越来越受到重视。如何实现电池的安全、快速、长寿命的充放电，成为下一代锂电池发展的目标。当前正极材料种类趋于稳定，发展空间不大，如何有效的提高负极材料电化学性能，将成为锂离子电池发展的方向标，天然石墨是锂离子电池最重要的负极材料，因此对天然石墨的改性是提升锂离子电池电化学性能的重要途径。2002年，清华大学沈万慈在中国专利02125715.9中，利用喷雾干燥，将天然石墨细粉和有机高分子悬浮液，造粒成球，再经碳化处理，得到一种能在含碳酸丙烯脂(PC)电解液使用的炭包覆石墨微粉；2016年，深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司在中国专利201610626244.X中，利用沥青与天然石墨混合，将石墨表面与内部孔隙包覆沥青材料，再经过碳化处理，得到了一种长循环、低膨胀、密实化的石墨负极材料。由此可见，通过在天然石墨中包覆一层新的碳结构，可以显著改善其电化学性能。对包覆层进行深入分析，可以发现其主要为非晶质碳材料。传统的包覆，主要是采用材料包覆材料的手段，这种包覆只是停留在表面的包覆，无法到达材料内部孔道，因此对于材料的改性存在着一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有电极片柔性化程度不高、包覆程度不高的缺陷，提供一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，包括以下步骤：S01：将石墨材料放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度后，向石英质管式炉内持续通入反应介质，反应一定时间后，停止通入反应介质，然后降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步：所述步骤S01中，所述保护气体为氮气、氢气或者氩气。上述进一步方案的有益效果是：使石墨材料与反应介质在无氧或者低氧条件下反应，防止石墨材料的表面发生氧化而脱碳。进一步：所述步骤S01中，指定的所述反应温度为700℃至1200℃。进一步：所述步骤S02中，反应介质与所述步骤S01中的石墨材料的反应时间为0.2h至24h。上述进两步方案的有益效果是：使反应介质与石墨材料充分接触和充分反应。进一步：所述步骤S02中，所述反应介质为可以与碳反应的气相反应介质。上述进一步方案的有益效果是：气相物质渗透能力强，可渗入到石墨材料内部的微孔结构中，从而达到改善石墨材料内部结构的作用。进一步：所述步骤S02中，所述反应介质为二氧化碳。进一步：当反应介质为二氧化碳时，所述步骤S01中指定的所述反应温度为900℃至1200℃。上述进两步方案的有益效果是：反应介质二氧化碳廉价易得，通过高温反应，将石墨材料腐蚀成非晶质结构，生产成本低，生产工艺流程简单易操作。进一步：所述步骤S02中，所述反应介质为水蒸气。进一步：当反应介质为水蒸气时，所述步骤S01中指定的所述反应温度为700℃至1200℃。上述进两步方案的有益效果是：反应介质水蒸气廉价易得，通过高温反应，将石墨材料腐蚀成非晶质结构，生产成本低，生产工艺流程简单易操作。进一步：所述步骤S01中的石墨材料为天然石墨、硬碳、中间相碳微球、生物质碳、人造石墨等碳材料产品。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用渗透能力强的气相反应介质(水蒸汽或二氧化碳)与碳材料的高温反应特性，将碳材料腐蚀，制备出表层非晶化的碳材料结构，这种结构在锂离子电池负极上有着重要的应用价值，既克服了碳负极材料表面SEI膜的形成给电池带来的不可逆容量损失，又避免了电池在碳酸丙烯脂(PC)电解液中发生的溶剂化共嵌现象；本专利技术改变了传统以材料包覆材料的理念，利用反应式腐蚀原理，将碳材料与非晶质层完美融合，大大提升了其电化学属性，同时气相反应介质廉价易得，节省原料，降低了成本，简化了生产工艺流程。附图说明图1为本专利技术实施例中制备天然石墨非晶化处理示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其包括以下步骤：S01：将石墨材料放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度后，向石英质管式炉内持续通入反应介质，反应一定时间后，停止通入反应介质，然后降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。所述步骤S01中的石墨材料与所述步骤S02中的反应介质需在无氧条件下进行反应。优选地，所述步骤S01中，所述保护气体为氮气、氢气或者氩气。优选地，所述步骤S01中，指定的所述反应温度为700℃至1200℃。优选地，所述步骤S02中，反应介质与所述步骤S01中的石墨材料的反应时间为0.2h至24h。优选地，所述步骤S02中，所述反应介质为可以与碳反应的气相反应介质。优选地，所述步骤S02中，所述反应介质为二氧化碳。优选地，当反应介质为二氧化碳时，所述步骤S01中指定的所述反应温度为900℃至1200℃。优选地，所述步骤S02中，所述反应介质为水蒸气。优选地，当反应介质为水蒸气时，所述步骤S01中指定的所述反应温度为700℃至1200℃。优选地，所述步骤S01中的石墨材料为天然石墨、硬碳、中间相碳微球、生物质碳、人造石墨等碳材料产品。当反应介质为水蒸气时，将水蒸气以夹带在保护气体中的方式通入石英质管式炉内，一方面石墨材料与反应介质的反应需在无氧条件下进行，在所述步骤S01中，本身就需要通入保护气体，以保持石英质管式炉的无氧环境；另一方面，利用保护气体夹带水蒸气，可以省去水蒸气发生装置，节约设备投入。利用保护气体夹带水蒸气，采用将保护气体通入水柱的方式，使保护气体中尽量夹带饱和水蒸气进入石英质管式炉内的反应体系中，以便缩短反应时间，节省设备成本投入。下面的各个实施例中将以不同的反应介质、反应温度、反应时间为试验条件具体对本专利技术进行描述。实施例一，一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其包括以下步骤：S01：将天然石墨放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入干燥的氮气作为保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度750℃；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度750℃后，向石英质管式炉内持续通入夹带水蒸气的氮气作为反应介质，反应2h后，停止通入夹带水蒸气的氮气，通入干燥的氮气进行降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。实施例二，一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其包括以下步骤：S01：将天然石墨放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入干燥的氩气作为保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度1200℃；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度1200℃后，向石英质管式炉内持续通入干燥的二氧化碳气体作为反应介质，反应10h后，停止通入干燥的二氧化碳气体，通入干燥的氩气进行降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。实施例三，一种新型非晶质碳包覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：将石墨材料放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度后，向石英质管式炉内持续通入反应介质，反应一定时间后，停止通入反应介质，然后降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。

【技术特征摘要】
1.一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：将石墨材料放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度；S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度后，向石英质管式炉内持续通入反应介质，反应一定时间后，停止通入反应介质，然后降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。2.根据权利要求1所述一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S01中，所述保护气体为氮气、氢气或者氩气。3.根据权利要求1所述一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S01中，指定的所述反应温度为700℃至1200℃。4.根据权利要求3所述一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S02中，反应介质与所述步骤S01中的石墨材料的反应时间为0.2h至24h。5.根据权利要求1所述一种新型非晶质碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建涛，别传玉，林亚庆，王洪升，
申请(专利权)人：武汉新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42