一种高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及石墨负极材料技术领域，具体地说，涉及一种高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺。其包括石墨和特定改性剂，其中特定改性剂成分为：改性剂A，含量为10

【技术实现步骤摘要】
一种高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及石墨负极材料
，具体地说，涉及一种高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]目前的储能装置普遍使用锂离子电池作为电源，在锂离子电池中石墨负极材料是主要的负极材料。然而，传统石墨负极材料存在一些问题，限制了储能装置的性能和可靠性，主要包括以下方面：
[0003]1、有限的克容量：传统石墨负极材料的充电容量较低，一般在150
‑
360mAh/g的范围内；相对较低的克容量限制了储能装置能够储存的能量量，导致储能装置的功率密度和能量密度相对较低。
[0004]2、容量衰减：传统石墨负极材料在充放电过程中容易出现容量衰减的问题；充放电循环会导致负极材料结构的损耗和电解液中锂离子的迁移，这使得负极材料的储存能力逐渐减弱，从而导致容量衰减现象的发生，这会缩短储能装置的使用寿命。
[0005]3、循环寿命短：由于容量衰减的问题，传统石墨负极材料的循环寿命相对较短，随着充放电循环次数的增加，负极材料的容量会逐渐降低，导致电池的总体性能下降，这限制了储能装置的可靠性和使用寿命。
[0006]举例来说，当锂离子电池应用于便携式电子设备时，如智能手机，充电电池容量限制了电池使用时间；此外，容量衰减和循环寿命短可能导致手机电池性能下降，需要更频繁地充电或更换电池。
[0007]鉴于此，需要一种高克容量的、循环寿命高的改性石墨负极材料及其制备工艺来改善现有技术的不足。

技术实现思路
<br/>[0008]本专利技术的目的在于提供一种高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种高克容量的改性石墨负极材料，包括石墨和特定改性剂，其中特定改性剂成分为：
[0010]改性剂A，含量为10
‑
30wt％；
[0011]改性剂B；含量为5
‑
20wt％。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述改性剂A包括石墨烯和磷酸铁锂，所述石墨烯含量为8
‑
25wt％，磷酸铁锂含量为2
‑
5wt％。
[0013]作为本技术方案的进一步改进，所述改性剂B包括碳化硅纤维和纳米纤维素，所述碳化硅纤维含量为4
‑
15wt％，纳米纤维素含量为1
‑
10wt％。
[0014]另一方面，本专利技术提供了一种用于上述中任意一项所述的高克容量的改性石墨负极材料的制备工艺，包括以下步骤：
[0015]S1、石墨原料处理：选择纯度高的天然石墨作为原料，并进行磨碎、筛分和洗涤处理，以去除杂质，使石墨的纯度达到99％以上；
[0016]S2、在处理后的石墨中逐渐添加特定改性剂A和改性剂B；
[0017]S3、将经过改性剂添加的石墨进行热处理：首先进行高温热解，将石墨复合材料置于高温炉中，使石墨发生结构变化和表面功能化，随后进行碳化处理，促进改性剂与石墨之间的化学反应和结合；
[0018]S4、经过热处理的石墨复合材料进行细化处理；
[0019]S5、经过细化处理的石墨复合材料进行成型和烘干。
[0020]优选的，所述S3中，高温炉温度为800
‑
1000℃，持续时间2
‑
3h。
[0021]优选的，所述S3中，碳化处理温度为1000
‑
1200℃，持续时间4
‑
5h。
[0022]优选的，所述S4中，细化处理的具体方法：采用球磨技术，将材料置于球磨机中进行球磨处理，时间为1
‑
5h；随后采用超声处理，将材料置于超声波浴中进行超声处理，时间为10
‑
30min。
[0023]优选的，所述S5中，成型和烘干的具体方法：采用压制工艺，将材料放入模具中进行压制，形成负极材料。随后将成型的负极材料置于烘箱中进行烘干，温度为80
‑
120℃。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0025]1、该高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺中，通过添加特定改性剂和优化制备工艺，实现了高克容量的表现；改性石墨负极材料的制备方法能够使石墨与改性剂形成稳定的复合结构，提高了充放电容量，从而实现高能量密度的储能装置；同时，能够提高材料的结构稳定性和充放电性能，延长了负极材料的循环寿命，增强了储能装置的可靠性。
[0026]2、该高克容量的改性石墨负极材料及其制备工艺中，通过添加特定的改性剂A和改性剂B，采用机械混合和湿法浸渍的方式实现改性剂与石墨的均匀分散；经过热处理和细化处理，形成了稳定的复合结构，提高了材料的颗粒分布和结构特性，有助于提高负极材料的性能和稳定性。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的整体流程框图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术实施例提供一种高克容量的改性石墨负极材料，包括石墨和特定改性剂，其中特定改性剂成分为：
[0030]改性剂A，含量为10
‑
30wt％；
[0031]改性剂B；含量为5
‑
20wt％；
[0032]改性剂A包括石墨烯和磷酸铁锂，石墨烯含量为8
‑
25wt％，磷酸铁锂含量为2
‑
5wt％；石墨烯是一个由单层碳原子构成的二维材料，具有极高的导电性、机械强度和化学
稳定性，将石墨烯与石墨复合，可以提高石墨负极材料的导电性和电储存容量；磷酸铁锂是一种钙钛矿结构的正极材料，具有较高的锂离子储存容量和良好的热稳定性。将磷酸铁锂用作石墨负极材料改性剂，可以提高石墨的电化学性能和循环寿命；
[0033]改性剂B包括碳化硅纤维和纳米纤维素，碳化硅纤维含量为4
‑
15wt％，纳米纤维素含量为1
‑
10wt％；碳化硅纤维具有优异的高温稳定性和机械性能，在800
‑
1200℃的高温下仍能保持稳定结构，将碳化硅纤维与石墨复合，可以提高石墨负极材料的能量密度和耐高温性能；纳米纤维素是从植物细胞壁中提取的纤维素纳米颗粒，具有高比表面积、优异的机械性能和生物可降解性，通过将纳米纤维素与石墨复合，可以提高材料的克容量和循环稳定性。
[0034]根据图1所示，本专利技术实施例还提供了用于制备上述一种高克容量的改性石墨负极材料的制备工艺，具体步骤如下：
[0035](1)石墨原料处理：选择纯度高的天然石墨作为原料，并进行磨碎、筛分和洗涤处理，以去除杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高克容量的改性石墨负极材料，其特征在于：包括石墨和特定改性剂，其中特定改性剂成分为：改性剂A，含量为10
‑
30wt％；改性剂B；含量为5
‑
20wt％。2.根据权利要求1所述的高克容量的改性石墨负极材料，其特征在于：所述改性剂A包括石墨烯和磷酸铁锂。3.根据权利要求2所述的高克容量的改性石墨负极材料，其特征在于：所述石墨烯含量为8
‑
25wt％，磷酸铁锂含量为2
‑
5wt％。4.根据权利要求1所述的高克容量的改性石墨负极材料，其特征在于：所述改性剂B包括碳化硅纤维和纳米纤维素。5.根据权利要求4所述的高克容量的改性石墨负极材料，其特征在于：所述碳化硅纤维含量为4
‑
15wt％，纳米纤维素含量为1
‑
10wt％。6.一种用于权利要求1
‑
5中任意一项所述的高克容量的改性石墨负极材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、石墨原料处理：选择纯度高的天然石墨作为原料，并进行磨碎、筛分和洗涤处理，以去除杂质，使石墨的纯度达到99％以上；S2、在处理后的石墨中逐渐添加改性剂A和改性剂B；S3、将经过改性剂添加的石墨进行热处理：首先进行高温热解，将石墨复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶伦康，
申请(专利权)人：深圳市华明胜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：