石墨材料、二次电池和电子装置制造方法及图纸

本申请提供一种石墨材料，该石墨材料的结晶度K为2.5至7.0；其中，K＝A

【技术实现步骤摘要】
石墨材料、二次电池和电子装置
本申请属于二次电池
，具体地涉及一种石墨材料以及使用该石墨材料的二次电池和电子装置。
技术介绍
近年来大屏幕智能手机的出现已经改变人们的生活方式。现在大家对手机的依赖不止是通讯，采用手机进行购物，游戏、社交、娱乐的场景也都加入其中。这就要求手机电池在出厂和使用过程中厚度的膨胀不能过大。降低负极极片的膨胀，可减薄电池的厚度，是提高电池体积能量密度重要方法之一。移动互联网的持续发展对作为电源的二次电池提出更高的要求，对手机电池的续航能力提出了进一步的需求，研发具有更高体积能量密度的二次电池显得尤为迫切。
技术实现思路
本申请的一方面提供一种石墨材料，所述石墨材料的结晶度K为2.5至7.0；其中，K＝A002/A111，且K是通过粉末X射线衍射法对加入25wt％硅粉标准样品的石墨材料进行测试得到的石墨材料(002)面的峰面积与硅(111)面的峰面积之比。石墨材料的结晶度K的值较大时，二次电池的能量密度较高，二次电池的膨胀率(也称电池厚度增长率)会增大。反之，当石墨材料结晶度K的值较小时，二次电池中发挥出的能量密度低，二次电池膨胀率低，二次电池变形小。当结晶度在2.5至7.0的范围内时，既可以保证二次电池具有较高的能量密度，也可以尽量降低二次电池的膨胀率。在本申请的一些实施例中，石墨材料的排列度I为2.0至4.0。其中，I＝IC/ISi为排列度，通过粉末X射线衍射法(XRD)对石墨粉末(加入25wt％硅粉末标准样品，例如上海国药金属硅粉200目)进行测试，可获得石墨材料(002)面的峰强度和硅(111)面的峰强度，其强度比I(002)/I(111)即为I。石墨材料的列度I的值可以反映石墨材料颗粒的整体取向度，I的值较大时，石墨材料颗粒整体的取向度相对较高，颗粒内部排布规整，在二次电池进行嵌锂(即，二次电池放电过程)时较困难，二次电池循环膨胀较大；I的值较小时，石墨材料颗粒整体的取向度较低，颗粒内部排布较凌乱，在二次电池进行嵌锂(即，二次电池放电过程)时较容易，二次电池循环膨胀小；因此I的值限定2.0至4.0，在此范围内二次电池具有较高的能量密度的同时具有降低二次电池膨胀率。石墨材料包含由多个石墨一次颗粒凝聚而成的石墨二次颗粒；石墨材料的振实密度为TDg/cm3，TD≥0.86，且与K之间满足以下关系：3×TD≤K≤6×TD+1.0。石墨材料的振实密度影响石墨材料的加工性，二次颗粒的含量影响石墨材料的振实密度。二次颗粒含量的影响负极活性材料的整体颗粒分布，进而影响负极活性材料结晶度K。为了兼顾石墨材料的加工性，二次电池的能量密度、循环膨胀及变形，当石墨材料结晶度K满足公式：3×TD≤K≤6×TD+1.0时，能够得到更优异加工性能，也能使二次电池的能量密度及循环膨胀在合适的范围。在本申请的一些实施例中，石墨材料的球形度为0.81至0.93。球形度测试使用QICPIC图像图形分析仪检测得到。石墨材料的球形度可表示石墨材料颗粒整体的形状。石墨材料的球形度在0.81至0.93的范围内时，电解液能够在石墨材料颗粒表面形成均匀且稳定的保护膜降低锂离子的消耗，首次效率高，二次电池的循环性能也更好，石墨材料颗粒表面副产物少，膨胀率降低。在本申请的一些实施例中，在拉曼光谱中，采用532nm的激光时，石墨材料处于1300cm-1至1400cm-1范围的峰强度ID与处于1580cm-1至1620cm-1范围的峰强度IG的比值为0.06至0.16。在本申请的一些实施例中，在拉曼光谱中，采用532nm的激光时，处于1300cm-1至1400cm-1范围的峰强度ID与处于1580cm-1至1620cm-1范围的峰强度IG的比值为0.06、0.07、0.09、0.10、0.12、0.14、0.15、0.16或在上述任意两个值组成的范围内。ID/IG影响二次电池首次充电时形成的保护膜的厚度、锂离子的消耗量以及锂离子嵌入和脱出的速度，从而影响二次电池的首次效率及二次电池的膨胀率。在本申请的一些实施例中，石墨材料的石墨化度Gr为93.5％至96.0％。在本申请的一些实施例中，石墨材料的石墨化度Gr为93.5％、94.0％、94.4％、94.7％、95.0％、95.2％、95.4％、95.6％、95.8％、96.0％或在上述任意两个值组成的范围内。石墨化度影响石墨材料整体的有序程度和石墨材料的层间距，进而影响石墨材料的容量、能量密度和二次电池循环过程中的电池厚度增长率，综合考虑上述情况，石墨材料的石墨化度为93.5％至96.0％时能得到更优的性能。在本申请的一些实施例中，石墨材料的粒径Dv50为10μm至20μm。在本申请的一些实施例中，所述石墨材料的粒径Dv50为10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm或在上述任意两个值组成的范围内。颗粒的Dv50可以体现石墨材料整体颗粒分布情况，二次颗粒的比例也会影响Dv50。石墨颗粒的Dv50会影响循环过程中脱嵌锂离子速度，二次电池的能量密度和二次电池的膨胀率，因此，石墨材料的Dv50在合适的范围内能得到更优异的性能。在本申请的一些实施例中，石墨材料的比表面积(缩写为BET)为1.0m2/g至2.0m2/g。在本申请的一些实施例中，比表面积BET为1.0m2/g、1.2m2/g、1.4m2/g、1.5m2/g、1.7m2/g、1.9m2/g、2.0m2/g或在上述任意两个值组成的范围内。比表面积影响二次电池首次效率、循环过程中副产物的量、循环性能和动力学性能。综上所述，所有指标要综合考虑，才能使石墨材料性能能达到综合性能更优，即能量密度高，循环好，膨胀率小。本申请还提供一种二次电池，其包括正极极片、电解液、隔离膜以及负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体的至少一个表面的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括如上所述的石墨材料。在本申请所述二次电池的一些实施例中，所述负极极片的压实密度为1.60g/cm3至1.80g/cm3。在本申请所述二次电池的一些实施例中，所述负极极片的孔隙率为20％至30％。孔隙率测试采用气体置换法，样品孔体积占总体积的百分比，P＝(V-V0)/V×100％；其中，V0表示真体积，V表示表观体积。负极极片的孔隙率越高，说明负极极片能够存贮的电解液较多，有利于二次电池的循环。但是，从另一角度考虑，负极极片孔隙中存贮太多电解液，相应的副产物也会增加，反而又不利于循环。而孔隙率越低，二次电池中的电解液难以浸润负极极片，电池循环过程中，锂离子传导受阻，影响电池的循环性能和动力学性能。因此孔隙率要选合适范围。在本申请的二次电池中，负极膜片的孔隙率为20％至30％在本申请的二次电池的一些实施例中，所述负极极片的OI值为8至18；其中，OI值是通过X射线衍射法(XRD)对负极极片进行测试而得到的面(004)的峰面积和面(110)的峰面积的比值。OI值可以表示负极极片中的石墨材料在极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨材料，其特征在于，所述石墨材料的结晶度K为2.5至7.0；/n其中，K＝A

【技术特征摘要】
1.一种石墨材料，其特征在于，所述石墨材料的结晶度K为2.5至7.0；
其中，K＝A002/A111，且K是通过X射线衍射法对加入25wt％硅粉的石墨材料进行测试得到的石墨材料(002)面的峰面积与硅(111)面的峰面积之比。


2.根据权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，所述石墨材料的排列度I为2.0至4.0。


3.根据权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，所述石墨材料的振实密度为TDg/cm3，TD≥0.86，且满足以下关系：3×TD≤K≤6×TD+1.0。


4.根据权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，所述石墨材料满足条件(a)-(e)中的至少一者：
(a)所述石墨材料的球形度为0.81至0.93；
(b)在拉曼光谱测试中，所述石墨材料处于1300cm-1至1400cm-1范围的峰强度ID与处于1580cm-1至1620cm-1范围的峰强度IG之比为0.06至0.16；
(c)所述石墨材料的石墨化度Gr为93.5％至96.0％；
(d)所述石墨材料的颗粒的粒径Dv50为10μm至20μm；
(e)所述石墨材料的比表面积为1.0m2/g至2.0m2/g。


5.一种二次电池，其包括正极极片、电解液、隔离膜以及负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体的至少一个面的负极膜层，所述负极膜层包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：糜裕宏，何丽红，董佳丽，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