一种高能量密度快充锂离子电池负极活性材料制造技术

本发明专利技术提供了一种高能量密度快充锂离子电池负极活性材料，所述负极活性材料包括如下组分：(a)高压实石墨，(b)小粒径石墨；所述高压实石墨和小粒径石墨均是表面包覆改性后的石墨材料；其中，小粒径石墨的D

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度快充锂离子电池负极活性材料


[0001]本专利技术属于聚合物锂离子电池
，具体涉及一种高能量密度快充锂离子电池负极活性材料。

技术介绍

[0002]快充锂离子电池已经开始导入市场，如OPPO FindX，华为mate20Pro等均以手机支持快速充电作为重要卖点。与此同时，随着未来5G手机的预言导入，锂离子电池的能量密度需要进一步提升，而锂离子电池能量密度提高必然将影响到锂离子电池的快速充电性能。因此市场迫切需要开发高能量密度快充锂离子电池。

技术实现思路

[0003]高能量密度快充锂离子电池主要面临的就是负极析锂问题，因此为了满足高能量密度快充锂离子电池的市场需求，急需加快对高能量密度快充锂离子电池负极活性材料进行研究和开发。
[0004]随着未来5G手机的导入，聚合物锂离子电池的能量密度和快充能力需求提升，而锂离子电池的能量密度和快充能力往往是互相矛盾的，当锂离子电池的快充能力提升，相关快充设计将会影响到电池的能量密度。
[0005]为了改善现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种高能量密度快充锂离子电池负极活性材料。本申请的锂离子电池负极活性材料包括(a)高压实石墨，(b)小粒径石墨；所述高压实石墨和小粒径石墨均是表面包覆改性后的石墨材料，所述高压实石墨和小粒径石墨之间具有协同作用，包括所述高压实石墨和小粒径石墨的锂离子电池负极活性材料的使用可以最大程度地提升锂离子电池的能量密度和快充能力。
[0006]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
>[0007]一种高能量密度快充锂离子电池负极活性材料，所述负极活性材料包括如下组分：
[0008](a)高压实石墨，(b)小粒径石墨；所述高压实石墨和小粒径石墨均是表面包覆改性后的石墨材料；
[0009]其中，小粒径石墨的D
90
比高压实石墨的D
50
小0-5μm。例如小0μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm。
[0010]根据本专利技术，所述高压实石墨的粒径分布：D
10
＝5-8μm，D
50
＝12-15μm，D
90
＝28-32μm；所述小粒径石墨的粒径分布：D
10
＝3-5μm，D
50
＝6-8μm，D
90
＝10-13μm。
[0011]根据本专利技术的优选方案，所述高压实石墨的粒径分布：D
10
＝6μm，D
50
＝13.8μm，D
90
＝29.5μm；所述小粒径石墨的粒径分布：D
10
＝3.85μm，D
50
＝6.95μm，D
90
＝12.3μm。
[0012]根据本专利技术，所述高压实石墨的振实密度为0.8-1.1g/cm3，例如为1.08g/cm3。
[0013]根据本专利技术，所述小粒径石墨的振实密度为1.1-1.3g/cm3，例如为1.12g/cm3。
[0014]根据本专利技术，所述高压实石墨的比表面积为1.5-1.9m2/g，例如为1.56m2/g。
[0015]根据本专利技术，所述小粒径石墨的比表面积为2-2.5m2/g，例如为2.16m2/g。
[0016]根据本专利技术，所述高压实石墨的极限压实密度≥1.75g/cm3，例如1.78g/cm3。
[0017]根据本专利技术，所述小粒径石墨的极限压实密度<1.68g/cm3，例如1.65g/cm3。
[0018]根据本专利技术，所述高压实石墨和所述小粒径石墨可以是来自石墨化材料，所述石墨化材料例如可以为人造石墨和天然石墨中的一种或多种。
[0019]根据本专利技术，所述高压实石墨可以通过如下方法制备得到：
[0020]将平均粒径(D
50
)为5-30μm的经过球形化处理的天然石墨和无定型炭混合均匀，然后进行炭化处理得到表面包覆无定型炭的球形天然石墨，进行石墨化处理得到高压实石墨。
[0021]其中，所述无定型炭可选自沥青或树脂类材料，如酚醛树脂等；
[0022]其中，所述球形化处理的天然石墨和无定型炭的质量比为19:1-10:1；
[0023]其中，所述包覆层的厚度为4-50nm；
[0024]其中，所述炭化处理的温度为1000-1600℃，所述炭化处理的时间为3-7小时；
[0025]其中，所述石墨化处理的温度为≥2500℃(如2500-3200℃)，所述石墨化处理的时间≥8小时(如8-24小时)。
[0026]根据本专利技术，所述小粒径石墨可以通过如下方法制备得到：
[0027]对平均粒径(D
50
)为3-15μm的天然石墨粗碎过筛，然后经过重新整形，进行石墨化处理之后再进行一次筛分，得到平均粒径D
50
为6-10μm的石墨颗粒，然后再与无定型炭混合，进行包覆碳化处理后得到小粒径石墨。
[0028]其中，所述粗碎过筛和整形工艺为本领域已知的方法。
[0029]其中，所述石墨化处理的温度为≥2500℃(如2500-3200℃)，所述石墨化处理的时间为≥8小时(如8-24小时)。
[0030]其中，所述包覆碳化处理的温度为1000-1600℃，所述包覆碳化处理的时间为≥5小时(如5-10小时)。
[0031]其中，所述无定型炭可选自沥青或树脂类材料，如酚醛树脂等；
[0032]其中，所述平均粒径D
50
为6-8μm的石墨颗粒和无定型炭的质量比为20:1-10:1；
[0033]其中，所述包覆层的厚度为2-20nm。
[0034]根据本专利技术，所述高压实石墨可以为锂离子电池提供更高的能量密度。
[0035]根据本专利技术，所述负极活性材料包括如下质量份数的各组分：
[0036](a)高压实石墨，50-95wt％；(b)小粒径石墨，5-50wt％。
[0037]优选地，所述负极活性材料包括如下质量份数的各组分：
[0038](a)高压实石墨，70-90wt％；(b)小粒径石墨，10-30wt％。
[0039]本专利技术中，高压实石墨和小粒径石墨二者之间存在协同作用，由于高压实石墨和小粒径石墨的粒径分布不一，小粒径石墨可以填充在高压实石墨内部的大空隙中，保证负极活性材料的压实密度不会受到影响，即制备得到的锂离子电池的能量密度不受影响。同时，小粒径石墨的脱嵌锂离子能力更强，且当小粒径石墨填充在高压实石墨的空隙中，可以提升负极活性材料的导电能力；从而可以实现锂离子电池高能量密度和快速充电。不仅如此，高压实石墨通过表面包覆均匀牢固的无定型炭结构，可以显著改善石墨的表面缺陷，循环过程中起到表面修复的作用，从而使得具有优良循环性能。小粒径石墨通过表面包覆均
匀牢固的无定型炭结构，也可实现锂离子在小粒径石墨表面的快速脱嵌，进一步提升负极活性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池负极活性材料，其中，所述负极活性材料包括如下组分：(a)高压实石墨，(b)小粒径石墨；所述高压实石墨和小粒径石墨均是表面包覆改性后的石墨材料；其中，小粒径石墨的D
90
比高压实石墨的D
50
小0-5μm。例如小0μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm。2.根据权利要求1所述的负极活性材料，其中，所述高压实石墨的粒径分布：D
10
＝5-8μm，D
50
＝12-15μm，D
90
＝28-32μm；所述小粒径石墨的粒径分布：D
10
＝3-5μm，D
50
＝6-8μm，D
90
＝10-13μm。优选地，所述高压实石墨的粒径分布：D
10
＝6μm，D
50
＝13.8μm，D
90
＝29.5μm；所述小粒径石墨的粒径分布：D
10
＝3.85μm，D
50
＝6.95μm，D
90
＝12.3μm。3.根据权利要求1或2所述的负极活性材料，其中，所述高压实石墨的振实密度为0.8-1.1g/cm3，例如为1.08g/cm3。优选地，所述小粒径石墨的振实密度为1.1-1.3g/cm3，例如为1.12g/cm3。优选地，所述高压实石墨的比表面积为1.5-1.9m2/g，例如为1.56m2/g。优选地，所述小粒径石墨的比表面积为2-2.5m2/g，例如为2.16m2/g。优选地，所述高压实石墨的极限压实密度≥1.75g/cm3，例如1.78g/cm3。优选地，所述小粒径石墨的极限压实密度<1.68g/cm3，例如1.65g/cm3。4.根据权利要求1-3任一项所述的负极活性材料，其中，所述高压实石墨和所述小粒径石墨可以是来自石墨化材料，所述石墨化材料例如可以为人造石墨和天然石墨中的一种或多种。5.根据权利要求1-4任一项所述的负极活性材料，其中，所述高压实石墨可以通过如下方法制备得到：将平均粒径(D
50
)为5-30μm的经过球形化处理的天然石墨和无定型炭混合均匀，然后进行炭化处理得到表面包覆无定型炭的球形天然石墨，进行石墨化处理得到高压实石墨。其中，所述无定型炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺伟，彭冲，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：