本发明专利技术提供了一种石墨负极材料的制备方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤：(1)将石墨和化学刻蚀剂依次进行混合、加热和漂洗后得到多孔隙石墨；(2)在步骤(1)所述多孔隙石墨表面包覆聚多巴胺层，烘干得到石墨负极材料。本发明专利技术采用化学刻蚀的方法，在石墨表面刻蚀孔隙，增加锂离子的嵌入路径，缩短锂离子迁移距离，显著提高石墨快充性能。在此基础上，进一步将初步刻蚀后的石墨材料进行聚多巴胺表面包覆改性，聚多巴胺容易在固体颗粒表面形成纳米级的包覆层，并且聚多巴胺具有聚集和快速传输锂离子的作用，可大幅增强锂离子的传输速度。经过化学刻蚀及聚多巴胺包覆改性，显著提高了人造石墨、天然石墨的快充性能。天然石墨的快充性能。
Preparation method and application of a graphite anode material
【技术实现步骤摘要】
一种石墨负极材料的制备方法及其应用
[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种石墨负极材料的制备方法及其应用。
技术介绍
[0002]随着新能源动力电池产业发展，人们对于锂离子电池快速充电性能的要求也越来越高，而负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的充放电特性具有至关重要的影响。石墨是锂离子电池常用的负极材料，但常规天然/人造石墨在快充性能方面已无法满足人们对电池性能的要求。
[0003]CN112915787A公开了一种多孔氧化石墨烯纳滤膜的制备方法，通过浓酸化学刻蚀氧化石墨烯纳米片实现对氧化石墨烯纳米片的面内造孔，在石墨表面刻蚀孔隙，增加锂离子的嵌入路径，缩短迁移距离，但制作工艺中高温退火工序会破坏石墨晶体结构，降低石墨克容量；该方法生产工艺复杂，成本较高，仅适用于高端锂离子电池。
[0004]CN 108658065A公开了一种石墨烯掺杂制备和修复方法，对石墨进行元素掺杂，将非金属元素，如N、P、B、S元素掺杂到石墨中改变石墨的电子状态，使其更容易得到电子，增强锂离子的嵌入速率。
[0005]CN 103435820A公开了一种沥青的预处理方法及使用其包覆的球形石墨负极材料，用沥青或包覆石墨，以此增大石墨表面的层间距，利于嵌锂过程中锂离子的快速扩散，但这一方法效果有限，难以满足快速充电性能的要求。
[0006]因此，如何制备一种快充性能良好、制备工艺简单、成本低廉的石墨负极材料，是本领域重要的研究方向。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种快充性能良好、制备工艺简单、成本低廉的石墨负极材料的制备方法及其应用。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种石墨负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将石墨和化学刻蚀剂依次进行混合、加热和漂洗后得到多孔隙石墨；
[0011](2)在步骤(1)所述多空隙石墨表面包覆聚多巴胺层，烘干得到石墨负极材料。
[0012]本专利技术将石墨与化学刻蚀剂混合均匀后，进行水热反应或热处理，再经漂洗后即可得到成品表面多孔隙的石墨材料，增加锂离子的嵌入路径，缩短锂离子迁移距离。显著提高石墨快充性能。在此基础上，进一步将初步刻蚀后的石墨材料进行聚多巴胺表面包覆改性，聚多巴胺容易在固体颗粒表面形成纳米级的包覆层。一方面，聚多巴胺结构中含有大量的
‑
OH和
‑
NH2，是良好的二级反应平台，一方面这些基团可以用于接枝反应，利于SEI膜形成；另一方面，这些基团能够快速聚集、传输金属离子，从而大幅增强锂离子的传输速度。经过化学刻蚀及聚多巴胺包覆改性，可以显著提高人造石墨、天然石墨的快充性能。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述石墨包括人造石墨和/或天然石墨。
[0014]优选地，所述石墨的中值粒径为10～15μm，其中所述中值粒径可以是10μm、10.5μm、11μm、11.5μm、12μm、12.5μm、13μm、13.5μm、14μm、14.5μm或15μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，所述化学刻蚀剂包括化学刻蚀剂A、化学刻蚀剂B或化学刻蚀剂C。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述化学刻蚀剂C包括硝酸、高氯酸或高猛酸钾中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：硫酸氢钠和硫酸氢钾的组合、硫酸氢钠和硫酸氢钾和硫酸的混合刻蚀剂的组合或硫酸氢钾和硫酸氢钠和硫酸的混合刻蚀剂的组合等。
[0017]优选地，所述化学刻蚀剂C包括硝酸和高氯酸的混合刻蚀剂、高氯酸和高猛酸钾的混合刻蚀剂、硝酸和高猛酸钾的混合刻蚀剂或硝酸和高氯酸和高猛酸钾的混合刻蚀剂。
[0018]优选地，按照质量比计，所述化学刻蚀剂A与所述石墨的质量比<1:4，其中所述质量比可以是1:10、1:9、1:8、1:7、1:6或1:5等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，在所述硫酸氢钠和硫酸氢钾的混合刻蚀剂中，所述硫酸氢钠和硫酸氢钾的质量比为1:(0.5～1.5)，其中所述质量比可以是1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9、1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.5等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，在所述硝酸和高氯酸和高猛酸钾的混合刻蚀剂中，高锰酸钾、高氯酸和硝酸的质量比为1:(0.5～1.5)：(0.2～1.0)，其中所述质量比可以是1:0.5:0.2、1:0.5:1.0、1:1.5:0.2、1:1.5:1.0、1:1:0.2、1:1:1.0或1:1:0.5等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述化学刻蚀剂A中硫酸的浓度为95～98％，其中所述浓度可以是95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％或98％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述化学刻蚀剂A和所述石墨的重量比为1:4～1:15，其中所述质量比可以是1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14或1:15等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述化学刻蚀剂A和所述石墨混合后进行第一热处理。
[0024]优选地，所述第一热处理的温度为280～330℃，其中所述温度可以是280℃、285℃、290℃、295℃、300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃或330℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述第一热处理的时间为2～5h，其中所述时间可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，所述化学刻蚀剂B包括硫酸。
[0027]优选地，所述化学刻蚀剂B中硫酸的浓度>80％，其中所述浓度可以是81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适
用。
[0028]优选地，所述化学刻蚀剂B和所述石墨的质量比为1:5～1:20，其中所述质量比可以是1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20等，但不本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将石墨和化学刻蚀剂依次进行混合、加热和漂洗后得到多孔隙石墨；(2)在步骤(1)所述多孔隙石墨表面包覆聚多巴胺层，烘干得到石墨负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨包括人造石墨和/或天然石墨；优选地，所述石墨的中值粒径为10～15μm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述化学刻蚀剂包括化学刻蚀剂A、化学刻蚀剂B或化学刻蚀剂C中的任意一种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述化学刻蚀剂A包括硫酸氢钠、硫酸氢钾或硫酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述化学刻蚀剂A包括硫酸氢钠和硫酸氢钾的混合刻蚀剂、硫酸氢钠和硫酸的混合刻蚀剂、硫酸氢钾和硫酸的混合刻蚀剂或硫酸氢钠和硫酸氢钾和硫酸的混合刻蚀剂；优选地，按照质量比计，所述化学刻蚀剂A与所述石墨的质量比<1:4；优选地，在所述硫酸氢钠和硫酸氢钾的混合刻蚀剂中，所述硫酸氢钠和硫酸氢钾的质量比为为1:(0.5～1.5)；优选地，在所述硫酸氢钠和硫酸氢钾和硫酸的混合刻蚀剂中，所述硫酸氢钠、硫酸氢钾和硫酸的质量比为1:(0.5～1.5)：(0.2～1.0)；优选地，所述化学刻蚀剂A中硫酸的浓度为95～98％；优选地，所述化学刻蚀剂A和所述石墨的质量比为1:4～1:15；优选地，所述化学刻蚀剂A和所述石墨混合后进行第一热处理；优选地，所述第一热处理的温度为280～330℃；优选地，所述第一热处理的时间为2～5h。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述化学刻蚀剂B包括硫酸；优选地，所述化学刻蚀剂B中硫酸的浓度>80％；优选地，所述化学刻蚀剂B和所述石墨的质量比为1:5～1:20；优选地，所述化学刻蚀剂B和所述石墨混合后进行第二热处理；优选地，所述第二热处理的温度为250～300℃；优选地，所述第二热处理的时间为2～8min。6.根据权利要求3
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述化学刻蚀剂C包括硝酸、高氯酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝宏帅，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。