【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种石墨复合材料及其制备方法、应用及锂离子电池。
技术介绍
1、随着新能源的汽车的快速发展，汽车行业对于锂离子动力电池的需求也在不断提高，目前锂电池能量密度、充电速度、寿命、安全性等方面仍然大幅低于消费者的期望。与传统燃油车相比，缓慢的充电速度显著限制了其发展，为汽车行业的发展带来了里程焦虑。理论上，实现锂电池的快充主要通过高电压或大电流两种方式来实现。高电压条件下的快充，对于汽车安全性能提出了更高的要求，直接导致汽车成本大幅提升。相对而言，大电流条件下的快充则成为一种兼顾经济性和性能的最佳方式。在大电流条件下实现快充，容易导致析锂、产热等副反应的发生，导致电池性能衰减，引发一系列安全问题。如何抑制高倍率条件下副反应的发生，成为实现快充的关键。
2、针对石墨负极，一般通过石墨负极的改性来抑制大电流条件下副反应的发生。改性手段主要通过表面包覆、形貌和结构设计等途径来实现。众多行业从业者从各个方面进行了优化。专利cn106169584b公开了一种石墨负极材料的制备方法，该专利以天然石墨为原料，通过浸渍、石墨化等步骤来提升天然石墨的循环性能，该工艺简单，成本低廉，具有较高实用。专利cn114538431a公开一种用于锂电池的快充石墨负极材料及其制备方法，该专利是在现有负极技术基础上的改进，该专利经过粉碎、树脂造粒、石墨化、包覆、碳化等工序，获得有无定型碳层包覆的快充石墨负极材料。专利cn116022781b公开了掺杂沥青焦、石墨负极材料及其制备方法和应用、锂离子电池，该专利通过对沥青焦进行掺杂，再经过粉碎
3、上述专利分别从原料、硬碳包覆、软硬碳结合、原料改性加包覆等方式实现负极材料快充性能的提升，这些仅能够改善锂离子到达石墨表面的嵌锂动力学性能，但其内部结构的动力学性能并未得到改善，因此快充性能依然没有得到有效的改善。
技术实现思路
1、本专利技术所解决的技术问题在于克服现有技术中存在的快充性能低的问题，提供一种石墨复合材料及其制备方法、应用及锂离子电池。本专利技术制备的石墨复合材料内部具有优异的导电网络，外部为多孔软碳包覆层，能为充放电过程中锂离子及电子的迁移提供路径，进而提升负极的快充性能。
2、本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：
3、本专利技术提供了一种石墨复合材料，其包括内核和包覆在所述内核外的软碳包覆层，所述内核包括第一石墨颗粒、第二石墨颗粒和导电材料，所述第二石墨颗粒和导电材料分散在所述第一石墨颗粒的内部；所述软碳包覆层上设有孔隙结构。
4、本专利技术中，所述石墨复合材料中，所述第一石墨颗粒、第二石墨颗粒、导电材料和软碳包覆层各自占所述石墨复合材料的质量分数可为本领域常规。其中，所述第一石墨颗粒的质量分数较佳地为45～96％，更佳地为45.2～95.4％。
5、所述第二石墨颗粒的质量分数较佳地为2～35％，更佳地为2.6～34.5％。
6、所述导电材料的质量分数较佳地为2～21％，更佳地为2～20.3％。
7、所述软碳包覆层的质量分数较佳地为3～10％，更佳地为4～10％。
8、本专利技术中，所述石墨复合材料的粒径较佳地为d50为6～10μm，更佳地为7.8～8.4μm，例如7.8μm、7.9μm、8.0μm、8.1μm、8.2μm、8.3μm或8.4μm。
9、所述石墨复合材料的bet较佳地为1.2～2.2cm2/g，例如1.2cm2/g、1.3cm2/g、1.4cm2/g、1.5cm2/g、1.6cm2/g、1.7cm2/g、1.8cm2/g、1.9cm2/g或2.0cm2/g。
10、所述石墨复合材料的振实密度较佳地为1.02～1.09g/cm3，例如1.02g/cm3、1.03g/cm3、1.04g/cm3、1.05g/cm3、1.06g/cm3、1.07g/cm3、1.08g/cm3或1.09g/cm3。
11、本专利技术中，所述石墨复合材料的形状可为本领域常规，例如球形或椭球形。
12、本专利技术中，所述第一石墨颗粒的形成可为本领域常规，较佳地为沥青经石墨化后形成。
13、其中，所述沥青的种类可为本领域常规，较佳地为煤沥青或石油沥青。所述煤沥青的软化点大于90℃，结焦值不低于51％。所述石油沥青软化点不低于70℃，结焦值不低于30％。
14、所述第一石墨颗粒的粒径较佳地为4～8μm。
15、本专利技术中，所述第二石墨颗粒的石墨种类可为本领域常规，较佳地为天然石墨或人造石墨。
16、所述第二石墨颗粒的粒度较佳地为d50小于12μm，更佳地为1～5μm。
17、所述第二石墨颗粒较佳地为负极生产过程中石墨残料处理所得。所述石墨残料较佳地为中超细石墨。所述石墨残料的bet较佳地不高于3.4m2/g。
18、所述第二石墨颗粒的形状可为本领域常规，例如球形、椭球形、棒状、片状或不规则状。
19、本专利技术中，所述导电材料可为本领域常规，例如碳纳米管、导电炭黑或乙炔黑。
20、其中，所述碳纳米管的平均管径较佳地为2～50nm，例如28nm。所述碳纳米管的纯度较佳地大于等于96％，例如98％。所述碳纳米管的长度较佳地为5～500μm，例如130μm。所述碳纳米管的bet较佳地为100～600m2/g，例如336m2/g。
21、所述导电炭黑或所述乙炔黑的电阻率较佳地小于等于8.6μωm，例如0.8μωm。所述导电炭黑或所述乙炔黑的灰分较佳地小于等于0.3％，例如0.01％。所述导电炭黑或所述乙炔黑的粒径较佳地为d50粒径为31～124nm，例如48nm。所述导电炭黑或所述乙炔黑的堆积密度较佳地小于0.30g/cm3，例如0.15g/cm3。
22、所述导电材料在所述第一石墨颗粒内部的分布形式可为本领域常规，较佳地以网络形式贯穿于整个石墨内部结构中。该优选方案以第一石墨颗粒为基体，第二石墨颗粒、导电材料二者在第一石墨颗粒内部形成点、线、面相结合的三维导电网络，提升电子在石墨内部的迁移速度，提升石墨内部的快充性能。
23、本专利技术还提供一种石墨复合材料的制备方法，包括以下步骤：
24、(1)将第一石墨颗粒的前驱体溶液与第二石墨颗粒、导电材料混合，形成混合浆料；其中，所述第一石墨颗粒的前驱体的质量大于所述第二石墨颗粒的质量；
25、(2)对所述混合浆料造粒处理后，得第一过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨复合材料，其特征在于，其包括内核和包覆在所述内核外的软碳包覆层，所述内核包括第一石墨颗粒、第二石墨颗粒和导电材料，所述第二石墨颗粒和导电材料分散在所述第一石墨颗粒的内部；所述软碳包覆层上设有孔隙结构。
2.如权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，所述第一石墨颗粒的质量分数为45～96％；
3.如权利要求2所述的石墨复合材料，其特征在于，所述第一石墨颗粒的质量分数为45.2～95.4％；
4.一种石墨复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一石墨颗粒的前驱体、所述第二石墨颗粒和所述导电材料的质量比为(60～110)：(1～25)：(1～30)，(62～98)：(1.3～24)：(1～14)，较佳地为(62～97)：20：(2～30)，例如(62：20：8)、(73：20：8)、(85：20：8)、(97：20：8)、(110：20：8)、(73：20：2)、(73：20：14)、(73：20：20)或(73：20：30)；
<...【技术特征摘要】
1.一种石墨复合材料，其特征在于，其包括内核和包覆在所述内核外的软碳包覆层，所述内核包括第一石墨颗粒、第二石墨颗粒和导电材料，所述第二石墨颗粒和导电材料分散在所述第一石墨颗粒的内部；所述软碳包覆层上设有孔隙结构。
2.如权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，所述第一石墨颗粒的质量分数为45～96％；
3.如权利要求2所述的石墨复合材料，其特征在于，所述第一石墨颗粒的质量分数为45.2～95.4％；
4.一种石墨复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的石墨复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一石墨颗粒的前驱体、所述第二石墨颗粒和所述导电材料的质量比为(60～110)：(1～25)：(1～30)，(62～98)：(1.3～24)：(1～14)，较佳地为(62～97)：20：(2～30)，例如(62：20：8)、(73：20：8)、(85：20：8)、(97：20：8)、(110：20：8)、(73：20：2...
【专利技术属性】
技术研发人员：张劲斌，顾凯，钱佳丽，朱周生，
申请(专利权)人：上海杉杉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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