改性石墨材料及其制备方法、负极片、电池及用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种改性石墨材料及其制备方法、负极片、电池及用电装置，该改性石墨材料在25℃

【技术实现步骤摘要】
改性石墨材料及其制备方法、负极片、电池及用电装置


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种改性石墨材料及其制备方法、负极片、电池及用电装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池等二次电池因其清洁和可再生的特点得到日益广泛的应用，主要依靠锂离子等活性离子在正极和负极之间传输移动来产生电能，充电时，锂离子等活性离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，放电时则相反。
[0003]近年来，随着新能源行业的快速发展，人们对电动汽车、电动自行车等新能源交通工具的需求越来大，对其性能要求也越来越高，而二次电池是电动汽车的重要动力来源，因此，人们对二次电池的能量密度的要求也越来越高。
[0004]随着需求的提升，传统的二次电池的能量密度越来越难以满足人们的需求，有待进一步改进。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种改性石墨材料及其制备方法、负极片、电池及用电装置，旨在提高二次电池的能量密度。
[0006]本申请是通过如下的技术方案实现的。
[0007]本申请的第一方面，提供一种改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料在25℃
±
5℃时的水接触角θ≤140
°
；
[0008]所述改性石墨材料表面含有的氧元素在所述改性石墨材料表面的质量占比为T，T满足：T≥3wt％。
[0009]上述改性石墨材料中，一方面，改性石墨材料表面的氧元素的质量占比≥3wt％，氧元素可以增加石墨颗粒间的粘结能力，另一方面，水接触角θ≤140<br/>°
，使改性石墨材料保持与粘结剂良好的粘结能力，如此，将改性石墨材料应用于制备二次电池时，改性石墨材料之间及其与粘结剂之间能保持良好的粘结性，从而提高负极片的压实密度，进而能提高电池的整体能量密度。
[0010]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料在25℃
±
5℃时的水接触角θ满足：130
°
≤θ≤140
°
；
[0011]可选地，130
°
≤θ≤135
°
。
[0012]进一步调控改性石墨材料的在25℃
±
5℃时的水接触角θ保持在特定的范围内，使之在保持与粘结剂之间优异的粘结能力的同时，有效提升其在电解液中的浸润性，从而改善负极极片与电解液的相容性，提升锂离子等活性离子在负极的传输能力，进一步提高电池的能量密度。
[0013]在其中一些实施例中，T满足：3％≤T≤5％；
[0014]可选地，3％≤T≤4％。
[0015]在其中一些实施例中，在所述改性石墨材料表面，氧元素和碳元素的质量比为O/C，O/C满足：O/C≥0.03，可选为0.03≤O/C≤0.06。
[0016]改性石墨材料表面的氧元素含量会提升改性石墨材料的亲水性，进一步调整改性石墨材料表面的质量占比，在进一步增加石墨颗粒间的粘结能力的同时，降低改性石墨材料的水接触角，进一步提升改性石墨材料与粘结剂之间的粘结能力。
[0017]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料表面为所述改性石墨材料与气体或真空的界面层，所述界面层的厚度为0.1nm～10nm；
[0018]可选地，所述界面层的厚度为5nm～10nm。
[0019]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料表面含有的氧元素在所述改性石墨材料表面的质量占比采用X射线光电子能谱仪测试。
[0020]在其中一些实施例中，在所述改性石墨材料表面，所述氧元素与所述改性石墨材料表面的碳元素键合形成官能团，所述官能团包括C
‑
O和C＝O中的至少一种。
[0021]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料满足如下(a)～(c)中至少一个条件：
[0022](a)所述改性石墨材料的比表面积为1.4m2/g～2.2m2/g；
[0023]可选地，所述改性石墨材料的比表面积为1.5m2/g～2.1m2/g；
[0024](b)所述改性石墨材料的真密度为2.08g/cm3～2.39g/cm3；
[0025]可选地，所述改性石墨材料的真密度为2.13g/cm3～2.36g/cm3；
[0026](c)所述改性石墨材料在5000kg压力下的压实密度为1.78g/cc～2.08g/cc；
[0027]可选地，所述改性石墨材料在5000kg压力下的压实密度为1.82g/cc～2.03g/cc。
[0028]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料满足如下(d)～(e)中至少一个条件：
[0029](d)所述改性石墨材料的克容量为340mAh/g～367mAh/g；
[0030]可选地，所述改性石墨材料的克容量为347mAh/g～365mAh/g；
[0031](e)所述改性石墨材料的石墨化度为91％～96％；
[0032]可选地，所述改性石墨材料的石墨化度为92％～95％。
[0033]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料的粒径满足如下(f)～(g)中至少一个条件：
[0034](f)所述改性石墨材料的体积平均粒径Dv50满足：8.0μm≤Dv50≤25.0μm；可选地，10.0μm≤Dv50≤20.0μm；
[0035](g)所述改性石墨材料的粒径分布满足：0.9≤(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤1.4；
[0036]可选地，0.9≤(Dv90
‑
Dv10)/Dv50≤1.2。
[0037]在其中一些实施例中，所述改性石墨材料为采用人造石墨进行改性处理得到；
[0038]可选地，所述人造石墨采用针状焦前驱体制得。
[0039]本申请的第二方面，提供第一方面的改性石墨材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0040]提供石墨；
[0041]采用氧化性气体对石墨进行氧化刻蚀处理，制备改性石墨材料；所述氧化性气体含有氧元素。
[0042]在其中一些实施例中，所述刻蚀处理满足如下(h)～(k)中的至少一个条件：
[0043](h)所述氧化刻蚀处理的温度为500℃～1000℃，时间为0.5h～3h；
[0044](i)所述氧化性气体的流量为18m3/h～8m3/h；
[0045](j)所述氧化性气体包括空气、氧气和二氧化碳的一种或多种。
[0046]本申请的第三方面，提供一种负极片，所述负极片包括集流体及设于所述集流体表面的负极活性层，所述负极活性层的组分包括第一方面所述的改性石墨材料。
[0047]本申请的第四方面，提供一种电池，所述电池包括第三方面的负极片。
[0048]本申请的第五方面，提供一种用电装置，所述用电装置包括第四方面的电池。
附图说明
[0049]通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出本文档来自技高网...

【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，所述改性石墨材料在25℃
±
5℃时的水接触角θ≤140
°
；所述改性石墨材料表面含有的氧元素在所述改性石墨材料表面的质量占比为T，T满足：T≥3wt％。2.如权利要求1所述的改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料在25℃
±
5℃时的水接触角θ满足：130
°
≤θ≤140
°
；可选地，130
°
≤θ≤135
°
。3.如权利要求1所述的改性石墨材料，其特征在于，T满足：3％≤T≤5％；可选地，3％≤T≤4％。4.如权利要求1所述的改性石墨材料，其特征在于，在所述改性石墨材料表面，氧元素和碳元素的质量比为O/C，O/C满足：O/C≥0.03，可选为0.03≤O/C≤0.06。5.如权利要求1～4任一项所述的改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料表面为所述改性石墨材料与气体或真空的界面层，所述界面层的厚度为0.1nm～10nm；可选地，所述界面层的厚度为5nm～10nm。6.如权利要求1～4任一项所述的改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料表面含有的氧元素在所述改性石墨材料表面的质量占比采用X射线光电子能谱仪测试。7.如权利要求1～4任一项所述的改性石墨材料，其特征在于，在所述改性石墨材料表面，所述氧元素与所述改性石墨材料表面的碳元素键合形成官能团，所述官能团包括C
‑
O和C＝O中的至少一种。8.如权利要求1～4任一项所述的改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料满足如下(a)～(c)中至少一个条件：(a)所述改性石墨材料的比表面积为1.4m2/g～2.2m2/g；可选地，所述改性石墨材料的比表面积为1.5m2/g～2.1m2/g；(b)所述改性石墨材料的真密度为2.08g/cm3～2.39g/cm3；可选地，所述改性石墨材料的真密度为2.13g/cm3～2.36g/cm3；(c)所述改性石墨材料在5000kg压力下的压实密度为1.78g/cc～2.08g/cc；可选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：林谢吉，沈睿，何立兵，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：