一种改性石墨材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种改性石墨材料及其制备方法和用途。所述改性石墨材料包括石墨基体及包覆于所述石墨基体表面的氮掺杂多孔碳层，所述石墨基体与所述氮掺杂多孔碳层呈一体结构。采用其作为负极材料应用于锂离子电池，表现出高能量密度、高倍率性能、动力学性能优异的优势。势。势。

【技术实现步骤摘要】
一种改性石墨材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及新能源
，涉及一种改性石墨材料及其制备方法和用途，尤其涉及一种二氧化碳改性氮掺杂锂离子电池用石墨负极材料及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]石墨是一种层状晶体，由石墨片层在范德华力作用下堆叠形成。石墨资源丰富，价格低廉，以其作为负极材料应用于锂电池表现出可逆容量高、充放电压平台低、无电压滞后、以及导电性好等优点，在锂电池行业受到广泛研究。
[0003]虽然锂离子理论上可在石墨中完全可逆嵌脱，但实际应用过程中首次循环存在容量衰减的状况，其主要原因是，石墨负极在首次嵌锂时与电解液反应生成具有锂离子导电性和电子绝缘性的钝化膜(SEI膜)。而且，由于石墨的各向异性结构限制了锂离子在石墨结构中的自由扩散，导致其倍率性能差，难以满足实际应用的要求。
[0004]通过将非碳元素掺杂到石墨中可以改变石墨的电子状态，使其更容易得电子，从而进一步增加Li的嵌入量。如CN109616640A公开了一种氮掺杂石墨化碳包覆微晶石墨微球，具有核壳结构，内核为微晶石墨微球，外壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料包括石墨基体及包覆于所述石墨基体表面的氮掺杂多孔碳层，所述石墨基体与所述氮掺杂多孔碳层呈一体结构。2.根据权利要求1所述的改性石墨材料，其特征在于，所述石墨基体包括人造石墨和/或天然石墨；优选地，所述人造石墨包括石油焦人造石墨和/或针状焦人造石墨；优选地，所述氮掺杂多孔碳层为二氧化碳与石墨表层碳反应生成一氧化碳，一氧化碳溢出在石墨碳层表面造孔形成多孔碳，并通过氨气分解在多孔碳上进行掺杂制得；优选地，所述氮掺杂多孔碳层包括微孔和孔径≤10nm的介孔，所述微孔和介孔的体积之和占总孔体积的80％以上，优选90％以上，所述微孔和介孔分别占总孔体积的30％-90％和10％-70％；优选地，所述氮掺杂多孔碳层的厚度为1nm-20nm，优选为5nm-15nm；优选地，所述改性石墨材料的平均粒径为5μm-25μm。3.根据权利要求1或2所述的改性石墨材料，其特征在于，所述石墨基体的近表层还包括氮掺杂过渡层，所述近表层为石墨基体表面向石墨基体内部0-10nm的厚度层。4.如权利要求1-3任一项所述的改性石墨材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)原料混合：将掺杂原料与石墨原料混合，得到混合料；(2)碳化处理：在惰性气氛中，对步骤(1)所述混合料于600℃-1200℃碳化处理，得到改性石墨材料；所述掺杂原料为在碳化处理过程中能分解产生CO2和NH3的物质。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述掺杂原料包括尿素、碳酸铵和碳酸氢铵中的至少一种，和/或碳酸盐与铵盐的混合物，优选为尿素、碳酸铵和碳酸氢铵中的至少一种；优选地，步骤(1)所述石墨原料包括人造石墨和/或天然石墨，所述人造石墨优选包括石油焦人造石墨和/或针状焦人造石墨；优选地，步骤(1)所述石墨原料的平均粒径为5μm-25μm；优选地，步骤(1)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李能，王志勇，任娜娜，皮涛，
申请(专利权)人：湖南中科星城石墨有限公司，
类型：发明
国别省市：