负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池材料技术领域，公开了一种负极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
负极材料及其制备方法、电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种负极材料及其制备方法
、
电池
。

技术介绍

[0002]目前市场化的锂离子电池负极材料主要以石墨材料为主，并以其成本低，材料结构稳定，循环性能好等特点而应用于储能
、
动力电池
、
数码等领域
。
而随着市场对快充性能要求的提高，要求石墨负极材料在具有快充性能的同时，并兼顾材料的能量密度，但是现有的石墨负极材料无法满足上述要求
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种负极材料及其制备方法
、
电池，旨在解决现有石墨复合材料电子导电率不高
、
能量密度低的技术问题
。
[0004]为实现以上技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤
S01
，将焦类原料与非金属导电剂混合均匀，粉碎后石墨化处理，得到前驱体材料；
[0007]步骤
S02
，将粘结剂与金属过氧化物混合均匀后，通入二氧化碳进行处理，得到包覆材料；
[0008]步骤
S03
，将所述前驱体材料
、
所述包覆材料和金属导电剂混合均匀，高温碳化处理，得到所述负极材料
。
[0009]进一步地，在所述步骤
S01
中，将焦类原料与非金属导电剂混合均匀后粉碎到
50
μ
m
～
200
μ
m
，进行石墨化处理
。
[0010]进一步地，所述石墨化处理的温度为
2800℃
～
3200℃
，时间为
24h
～
72h。
[0011]进一步地，在所述步骤
S03
中，所述碳化处理的温度为
1000℃
～
1300℃。
[0012]作为一种实施方式，所述非金属导电剂为碳纳米管
、
石墨烯
、
碳纤维
、
炭黑中的至少一种；且
/
或，
[0013]所述焦类原料为石油焦
、
针状焦
、
煤系焦中的至少一种
。
[0014]作为一种实施方式，所述焦类原料和所述非金属导电剂的质量比为
100:(10
～
30)。
[0015]本专利技术通过在焦类原料中掺杂非金属导电剂，在进行石墨化处理之后，得到的石墨材料中掺杂有导电剂，从而降低了材料的阻抗；另外，非金属导电剂在石墨化的过程中，有利于焦类原料的热量分布，进而提升了材料的催化温度，加速了反应进程
。
尤其是当焦类原料和非金属导电剂的质量比为
100:(10
～
30)
时，具有更好的比容量和功率性能，如果非金属导电剂的含量过高则会降低材料的首次效率和振实密度，而过低又会降低材料的功率性能
。
[0016]作为一种实施方式，所述通入二氧化碳进行处理中，所述二氧化碳的流量为
100SCCM
～
500SCCM
，通入时间为
1h
～
6h
，温度为
1000℃
～
1400℃。
[0017]作为一种实施方式，所述金属过氧化物为过氧化钠
、
过氧化钾中的至少一种；且
/
或，
[0018]所述粘结剂为沥青
。
[0019]作为一种实施方式，所述粘结剂与所述金属过氧化物的质量比为
100:(1
～
5)。
[0020]本专利技术通过在粘结剂中加入金属过氧化物，通入二氧化碳还原金属过氧化物，能够产生纳米微米孔洞，提升了材料的保液性能及离子传输速率；当粘结剂与金属过氧化物的质量比为
100:(1
～
5)
时，具有造粒效果降低膨胀和提升比容量的优点，如果比例过高则会降低循环性能，而过低则形成较少的孔洞结构，进而降低比容量
。
同时本专利技术的金属过氧化物，在碳化过程中会形成较大的孔洞和大的层间距，提升材料的快充性能
。
[0021]作为一种实施方式，所述金属导电剂为银纳米线
、
铜纳米线
、
镍纳米线中的至少一种
。
[0022]进一步地，所述银纳米线
、
所述铜纳米线
、
所述镍纳米线的直径范围为
10nm
～
200nm。
[0023]作为一种实施方式，所述前驱体材料
、
所述包覆材料和所述金属导电剂的质量比为
100:(3
～
10):(0.5
～
2)。
[0024]本专利技术通过在混合前驱体材料和包覆材料时加入金属导电剂，碳化处理后，得到的负极材料的外壳具有导电剂，提升了材料的电子导电性，并且外壳的金属导电剂发挥内核和外壳之间的协同效应，能提升材料的电子和离子传输速率，进而提升材料的快充性能，尤其是前驱体材料
、
包覆材料和金属导电剂的质量比为
100:(3
～
10):(0.5
～
2)
时，具有更好的功率性能，低的膨胀和好的循环性能
。
当金属导电剂含量过高会造成材料的团聚并降低循环性能，含量过低对提升材料的功率性能和降低膨胀性能有限
。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种负极材料，所述负极材料采用上述的负极材料的制备方法制备得到
。
[0026]第三方面，本专利技术提供一种电池，包括负极片，所述负极片包括上述的负极材料
。
[0027]相比现有技术，本专利技术提供的负极材料及其制备方法
、
电池的有益效果在于：
[0028](1)
通过在焦类原料中掺杂非金属导电剂，石墨化处理后，得到的石墨材料中掺杂导电剂，从而降低材料的阻抗，并且非金属导电剂在石墨化的过程中，有利于焦类原料的热量分布，进而提升了材料的催化温度，并加速了反应进程；
[0029](2)
通过在粘结剂中加入金属过氧化物，通入二氧化碳还原金属过氧化物，能够产生纳米微米孔洞，提升了材料的保液性能及离子传输速率；
[0030](3)
通过在混合前驱体材料和包覆材料时添加金属导电剂，碳化处理后，得到的负极材料的外壳具有导电剂，提升了材料的电子导电性，并且外壳的金属导电剂发挥内核和外壳之间的协同效应，能提升材料的电子和离子传输速率，进而提升材料的快充性能
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S01
，将焦类原料与非金属导电剂混合均匀，粉碎后石墨化处理，得到前驱体材料；步骤
S02
，将粘结剂与金属过氧化物混合均匀后，通入二氧化碳进行处理，得到包覆材料；步骤
S03
，将所述前驱体材料
、
所述包覆材料和金属导电剂混合均匀，高温碳化处理，得到所述负极材料
。2.
如权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述非金属导电剂为碳纳米管
、
石墨烯
、
碳纤维
、
炭黑中的至少一种；且
/
或，所述焦类原料为石油焦
、
针状焦
、
煤系焦中的至少一种
。3.
如权利要求1或2所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述焦类原料和所述非金属导电剂的质量比为
100:(10
～
30)。4.
如权利要求1所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述通入二氧化碳进行处理中，所述二氧化碳的流量为
100SCCM
～
500SCCM
，通入时间为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁金，
申请(专利权)人：深圳市金牌新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：