负极材料、其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种负极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用，负极材料包括改性石墨电极材料及石墨微晶，所述改性石墨电极材料为硼原子改性的石墨电极材料，所述硼原子改性的石墨电极材料中的硼原子取代石墨电极材料层间的部分碳原子。本发明专利技术中硼原子分布于石墨电极材料的层间，拓宽了原石墨的层面间距，有利于锂离子进行脱嵌，从而提升了材料的动力学性能；同时，硼原子的存在提高了负极材料的石墨化度，从而达到提升负极材料压实密度和比容量的目的。

【技术实现步骤摘要】
负极材料、其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于电池材料
，具体涉及一种负极材料、其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
随着智能手机、笔记本等3C类电子产品的小型化和高性能化，以及动力类电池对续航里程的提升，3C类产品和动力电池对锂离子电池的能量密度和快充性能要求越来越高。近几年来，随着人们对纯电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的需求日益见长，对高功率和高能量密度锂离子电池(LIB)的要求也越来越高，“充电焦虑”和“续航焦虑”是纯电动汽车大规模产业化面临的两大障碍。负极材料是锂离子电池的关键材料之一，对负极材料性能提出了更高的要求：在保证高能量密度、高安全性、长循环的基础上兼顾一定的快充性能。因而，开发一款成本低、工艺简单、性能优异的高能量密度兼顾快充的负极材料已经成为行业研究的热点。一般而言，提升锂离子电池负极材料的能量密度主要通过提升材料的比容量和压实密度来实现。高能量密度型人造石墨负极材料要求选用高压实、高比容量、易石墨化的针状焦作为原料。近两年来，针状焦的价格居高不下，给负极材料企业带来沉重的压力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括：/n改性石墨电极材料，所述改性石墨电极材料为硼原子改性的石墨电极材料，所述硼原子改性的石墨电极材料中的硼原子取代石墨电极材料层间的部分碳原子；/n及石墨微晶。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料包括：
改性石墨电极材料，所述改性石墨电极材料为硼原子改性的石墨电极材料，所述硼原子改性的石墨电极材料中的硼原子取代石墨电极材料层间的部分碳原子；
及石墨微晶。


2.如权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述石墨微晶包括：在石墨化过程中，硼原子催化所述石墨电极材料表面的缺陷部位生成的石墨微晶；
优选地，所述石墨微晶还包括易石墨化高分子树脂石墨微晶；
优选地，所述易石墨化高分子树脂石墨微晶由易石墨化高分子树脂在石墨化过程中形成；
所述易石墨化高分子树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及聚丙烯中的至少一种；
优选地，所述负极材料的中值粒径为5μm～50μm，优选为10μm～25μm；
优选地，所述负极材料的比表面积为1m2/g～10m2/g，优选为1m2/g～3m2/g；
优选地，所述负极材料的振实密度≥0.85g/cm3；
优选地，所述负极材料的比容量≥359mAh/g；
优选地，所述负极材料的极片压实密度≥1.80g/cm3；
优选地，所述改性石墨电极材料的层间距为0.3355nm～0.3385nm；
优选地，所述石墨电极材料包括高功率石墨电极材料及超高功率石墨电极材料中的至少一种；
优选地，所述高功率石墨电极材料的功率≤7.5μΩ·m，所述超高功率石墨电极材料的功率≤6.2μΩ·m；
优选地，所述改性石墨电极材料中，被所述硼原子取代的碳原子占石墨电极材料中总碳原子的0.5wt％～1wt％；
优选地，所述负极材料中，所述改性石墨电极材料的含量为70wt％～95wt％；
优选地，所述负极材料中，所述石墨微晶的含量为5wt％～30wt％；
优选地，所述负极材料中，所述易石墨化高分子树脂石墨微晶的含量为4wt％～25wt％；
优选地，所述负极材料中，所述硼原子的含量为0.1wt％～1wt％。


3.一种如权利要求1或2所述负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将石墨电极材料和含硼溶液混合，得到修饰改性的骨料；及
将所述修饰改性的骨料石墨化处理，得到负极材料。


4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将修饰改性的骨料石墨化处理的步骤具体为：将所述修饰改性的骨料与粘结剂组分进行液相二次造粒，得到二次颗粒，将所述二次颗粒进行石墨化处理得到所述负极材料；
优选地，粘结剂组分包括易石墨化高分子树脂；
优选地，粘结剂组分还包括溶剂和表面活性剂；
所述粘结剂组分的制备过程包括：将易石墨化高分子树脂、溶剂和表面活性剂混合；
优选地，所述易石墨化高分子树脂包括酚醛树脂、呋喃树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及聚丙烯中的至少一种；
优选地，所述溶剂包括水、乙醇、丙酮、苯和甲苯中的至少一种；
优选地，所述表面活性剂包括硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂、铬络合物偶联剂、不饱和有机酸及含硅改性剂中的至少一种；
优选地，所述不饱和有机酸包括油酸、亚油酸、丙烯酸及丁烯二酸中的至少一种；
优选地，所述含硅改性剂包括醇酸树脂、聚醋树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酷树脂及酚醛树脂中的至少一种；
优选地，将18wt％～25wt％的高分子树脂、溶剂和0.5wt％～2wt％的表面活性剂混合，得到粘结剂组分。


5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述石墨电极材料的制备过程包括：将石墨电极碎依次进行粉碎和整形处理；
优选地，所述石墨电极碎为生产、加工或使用石墨电极过程中产生的边角料；
优选地，所述石墨电极碎为高功率石墨电极碎和/或超高功率石墨电极碎；
优选地，所述高功率石墨电极碎的功率≤7.5μΩ·m，所述超高功率石墨电极碎的功率电阻率≤6.5μΩ·m；
优选地，所述石墨电极碎的碳含量≥95wt％，热膨胀...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，钟正，刘若琦，任建国，
申请(专利权)人：贝特瑞新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44