System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种石墨基负极活性材料及负极片制造技术_技高网

一种石墨基负极活性材料及负极片制造技术

技术编号:40901623 阅读:2 留言:0更新日期:2024-04-18 11:19
本发明专利技术提供一种石墨基负极活性材料,包括人造石墨A,人造石墨A为一次颗粒,人造石墨A的粒径D50为8~10μm,人造石墨A的石墨化度为90%~93%,人造石墨A的振实密度为0.95~1.05g/cm3。本发明专利技术通过同时控制人造石墨A的粒径、石墨化度和振实密度,使锂离子能够在石墨基负极活性材料的表面快速嵌入脱嵌,从而使电池具有优异的锂离子传输动力学特性和良好的快充性能,实现更快的充电速度和更短的充电时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池,具体地,涉及一种石墨基负极活性材料及负极片


技术介绍

1、锂电池是一种常见的二次电池,广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。随着市场对电动汽车的需求日益增加,人们对电动汽车的快速充电性能提出了越来越高的要求。电动汽车的快速充电性能由作为动力核心的动力电池决定,而动力电池的快速充电性能取决于其负极材料的快充能力。其中,石墨负极材料具有优异的导电性和稳定性,然而其快充性能有限,无法满足快充电池的需求。因此,进一步提高石墨基负极活性材料的快充性能,满足快充电池的需求,具有重要的研究意义。


技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种石墨基负极活性材料,该石墨基负极活性材料具有优异的锂离子传输动力学特性和快充性能。

2、根据本专利技术的一个方面,提供一种石墨基负极活性材料,包括人造石墨a,人造石墨a为一次颗粒,人造石墨a的粒径d50为8~10μm,人造石墨a的石墨化度为90%~93%,人造石墨a的振实密度为0.95~1.05g/cm3。

3、本专利技术提供了一种石墨基负极活性材料,该石墨基负极活性材料采用特定的人造石墨a,该人造石墨a为一次颗粒,由于一次颗粒表面光滑、晶格缺陷少、颗粒间存在一定的空隙,这为锂离子提供良好的锂离子传输通道,便于锂离子的快速传输;而且,该人造石墨a的粒径较小,能够缩短锂离子的扩散迁移路径,使锂离子在负极片中的传输更为顺畅,从而提高负极片的锂离子传输效率,避免在大倍率充放电过程中造成容量损失等问题;同时,该人造石墨a具有适宜的石墨化度和振实密度,其结构稳定、石墨层间距适宜,一方面能够保证石墨充分发挥其容量,另一方面能够促进锂离子的快速运动,降低锂离子传输阻抗,从而改善负极片的快充性能。综上,本专利技术通过同时控制人造石墨a的粒径、石墨化度和振实密度,使锂离子能够在石墨基负极活性材料的表面快速嵌入脱嵌,从而使电池具有优异的锂离子传输动力学特性和良好的快充性能,实现更快的充电速度和更短的充电时间。

4、具体地,石墨化度g计算公式为:g=[(0.3440-d002)/0.0086]×100%,上式中,d002为人造石墨a的(002)晶面间距,依照qj2507-93的指引采用xrd测试可得,单位为nm。

5、优选地,人造石墨a的制备方法包括如下操作:取生焦作为原料,对原料进行石墨化处理,得到石墨化颗粒a,然后采用包覆剂对石墨化颗粒a进行包覆并碳化,由此制得人造石墨a。上述制备方法采用生焦作为原料,生焦具有良好动力学的性能优势,通过对原料进行石墨化、包覆碳化处理,能够在保证原料良好动力学性能优势的前提下,进一步提高产物的快充性能和克容量。

6、优选地,石墨化处理的温度为2700~3100℃。

7、优选地,包覆剂包括环氧树脂、酚醛树脂中的至少一种。

8、优选地,生焦的真密度>2.1g/cm3。采用上述真密度较高的生焦原料有利于提高产物的压实密度和克容量。

9、优选地,还包括人造石墨b,人造石墨b为二次颗粒,人造石墨b的粒径d50为11~14μm,人造石墨b的石墨化度为93%~94%;人造石墨a和人造石墨b的质量比为30~40:60~70。人造石墨b为二次颗粒,具有压实密度较高的优势,人造石墨a为一次颗粒,其表面光滑、粒径较小,由此,光滑的人造石墨a容易填充在人造石墨b的间隙之间,使石墨基负极活性材料的压实密度提高,基于此,通过将人造石墨a与人造石墨b按特定的比例混合,人造石墨a能够充分分散在人造石墨b的间隙之间,提高负极活性材料整体的压实密度和克容量,因此,人造石墨a和人造石墨b能够充分发挥协同作用,使由此得到的负极片兼具人造石墨a和人造石墨b的性能优势,具备高克容量和优异的快充性能。

10、优选地,人造石墨b的制备方法包括如下操作:s1.取针状焦作为原料,将辅料粘结剂与原料混合进行造粒,得到半成品;s2.对半成品进行石墨化处理,得到石墨化颗粒;s3.采用包覆剂对石墨化颗粒进行包覆并碳化,由此制得人造石墨b。上述制备方法采用针状焦作为原料,针状焦具有高克容量的性能优势,通过对原料进行造粒、石墨化、包覆碳化处理,能够在保证原料高克容量性能优势的前提下,进一步提高人造石墨b的动力学性能。

11、优选地,辅料粘结剂包括中温沥青、环氧树脂中的至少一种。

12、优选地,石墨化处理的温度为2900~3200℃。

13、优选地,碳化的温度为900~1100℃。

14、优选地,针状焦的粒径≤8um,振实密度≥0.75g/cm3。通过进一步限定针状焦的粒径和振实密度,能够在保证原料发挥其高克容量优势的前提下,进一步提高由此制得的人造石墨b的动力学性能。

15、优选地,在s1中,造粒温度为800~900℃,造粒时间为6~8小时。

16、优选地,包覆剂的质量与石墨化颗粒的质量比为3~8:100。

17、优选地,包覆剂包括环氧树脂、酚醛树脂、沥青中的至少一种。

18、根据本专利技术的另一个方面,提供一种负极片,包括负极集流体和设置在负极集流体表面的负极活性涂层,负极活性涂层所含有的负极活性材料包括上述石墨基负极活性材料。本专利技术所提供的负极片兼具优异的快充性能和能量密度。

19、优选地,石墨基负极活性材料在负极活性涂层所含有的负极活性主材中的含量不低于2.0wt%。

20、优选地,负极活性涂层的压实密度≥1.76g/cm3。上述压实密度有利于在保证负极片良好快充性能的基础上进一步提升其克容量和能量密度。

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【技术保护点】

1.一种石墨基负极活性材料,其特征在于,包括人造石墨A,所述人造石墨A为一次颗粒,所述人造石墨A的粒径D50为8~10μm,所述人造石墨A的石墨化度为90%~93%,所述人造石墨A的振实密度为0.95~1.05g/cm3。

2.如权利要求1所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述人造石墨A的制备方法包括如下操作:取生焦作为原料,对所述原料进行石墨化处理,得到石墨化颗粒A,然后采用包覆剂对所述石墨化颗粒A进行包覆并碳化,由此制得所述人造石墨A。

3.如权利要求2所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述生焦的真密度>2.1g/cm3。

4.如权利要求1所述石墨基负极活性材料,其特征在于,还包括人造石墨B,所述人造石墨B为二次颗粒,所述人造石墨B的粒径D50为11~14μm,所述人造石墨B的石墨化度为93%~94%;

5.如权利要求4所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述人造石墨B的制备方法包括如下操作:

6.如权利要求5所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述针状焦的粒径≤8um,振实密度≥0.75g/cm3。

>7.如权利要求5所述石墨基负极活性材料,其特征在于,在所述S1中,造粒温度为800~900℃,造粒时间为6~8小时。

8.如权利要求5所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述包覆剂与所述石墨化颗粒的质量比为3~8:100。

9.一种负极片,其特征在于,包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极活性涂层,所述负极活性涂层所含有的负极活性材料包括如权利要求1~8任一项所述石墨基负极活性材料。

10.如权利要求9所述负极片,其特征在于,所述负极活性涂层的压实密度≥1.76g/cm3。

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【技术特征摘要】

1.一种石墨基负极活性材料,其特征在于,包括人造石墨a,所述人造石墨a为一次颗粒,所述人造石墨a的粒径d50为8~10μm,所述人造石墨a的石墨化度为90%~93%,所述人造石墨a的振实密度为0.95~1.05g/cm3。

2.如权利要求1所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述人造石墨a的制备方法包括如下操作:取生焦作为原料,对所述原料进行石墨化处理,得到石墨化颗粒a,然后采用包覆剂对所述石墨化颗粒a进行包覆并碳化,由此制得所述人造石墨a。

3.如权利要求2所述石墨基负极活性材料,其特征在于,所述生焦的真密度>2.1g/cm3。

4.如权利要求1所述石墨基负极活性材料,其特征在于,还包括人造石墨b,所述人造石墨b为二次颗粒,所述人造石墨b的粒径d50为11~14μm,所述人造石墨b的石墨化度为93%~94%;

【专利技术属性】
技术研发人员:敖新玲洪斯凡刘荣江
申请(专利权)人:惠州亿纬锂能股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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