【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池负极材料，尤其涉及一种高倍率负极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度高，输出电压高，输出功率大，环境友好等优点，是一种高比能量的绿色二次电池，可被广泛应用于笔记本电脑、电动汽车等方面。锂离子电池的充放电过程伴随着锂离子和电子的传递转移，这就要求负极材料既要有良好的导电性，形成导电网络，又要与活性物质、集流体具有良好的界面接触，保证循环过程的稳定和连续。
2、目前锂离子电池负极材料大多为碳材料，由于碳材料种类繁多，性能提升空间大，因而研究高性能、低成本的碳负极材料是改善锂离子电池性能和降低电池成本的有效途径之一。
3、天然石墨类锂离子电池负极材料是天然石墨经球化后再进行表面修饰后得到，虽然天然石墨有理想的层状结构，具有很高的电容量(＞350mah/g)，但其存在结构不稳定，易造成溶剂分子的共插入，使其在充放电过程中片层脱落，导致电池循环性能差，安全性差。普通人造石墨粉类锂离子电池负极材料，由于形状不规则，比表面积大(通常＞5m2/g)，因而导致材料加工性能差，首次效率低，倍率充放电性能一般，而且容易造成锂电池膨胀，循环性能差。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高倍率负极材料及其制备方法和锂离子电池，通过将碳包覆后的单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨进行混配，得到了既能兼顾二次颗粒优异充电和循环性能，又能兼顾单颗粒高振实密度和高容量性能的一种负极材料，该负极材料在振实密度、放电容
2、本专利技术提出的一种高倍率负极材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将人造石墨原材料细粉进行碳化，石墨化后，得到单颗粒石墨；
4、s2、将人造石墨原材料细粉与粘结剂混合后，进行造粒，碳化，石墨化，得到二次颗粒石墨；
5、s3、将所述单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨进行碳包覆后混配，即得到所述高倍率负极材料。
6、本专利技术中，将碳包覆后的单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨进行混配，一方面克服了单纯单颗粒石墨和二次颗粒石墨混配时，混合包覆效果差、混合不均匀以及制备得到的负极材料容量和倍率性能无法兼容的缺陷；另一方面，得到了既兼顾二次颗粒优异充电和循环性能，又兼顾单颗粒高振实密度和高容量性能的负极材料。
7、优选地，步骤s1、s2中，所述人造石墨原材料细粉是通过将人造石墨原材料进行破碎，研磨，整形后得到；
8、优选地，所述人造石墨原材料为针状焦、石油焦、沥青焦、球状焦或蜂窝状焦中的至少一种；
9、优选地，所述人造石墨原材料细粉的d50粒径为6.5-12.5μm。
10、优选地，步骤s2中，所述粘结剂为沥青，沥青优选为煤沥青、石油沥青、煤焦油或天然沥青中的至少一种；
11、优选地，所述人造石墨原材料细粉与粘结剂的质量比为100:4-12。
12、优选地，步骤s1、s2中，所述碳化温度为600-1200℃，时间为1-12h，所述石墨化温度为2600-3000℃，时间为12-36h。
13、优选地，步骤s2中，所述造粒温度为300-600℃，造粒时间为4-10h。
14、优选地，步骤s3中，具体包括：将所述单颗粒石墨进行碳包覆后再和所述二次颗粒石墨进行混配，得到所述高倍率负极材料；或者将所述二次颗粒石墨进行碳包覆后再和所述单颗粒石墨进行混配，得到所述高倍率负极材料；或者将所述单颗粒石墨和所述二次颗粒石墨都进行碳包覆后再进行混配，即得到所述高倍率负极材料；
15、优选地，所述单颗粒石墨和二次颗粒石墨的质量比为1-5:1-5。
16、优选地，步骤s3中，所述碳包覆采用的包覆剂为磷酸化石墨烯；
17、优选地，所述磷酸化石墨烯是通过下述方法制备而成：将氧化石墨烯与多元胺类化合物进行缩合后得到氨基化氧化石墨烯，再将氨基化氧化石墨烯与醛类化合物、亚磷酸进行缩合加成反应，即得到所述磷酸化石墨烯；
18、优选地，所述多元胺类化合物为乙二胺、丁二胺、己二胺或二乙烯三胺中的至少一种，所述醛类化合物为甲醛、乙醛、丙醛或丁醛中的至少一种。
19、本专利技术中，通过氨基化氧化石墨烯进行磷酸化反应，得到表面接枝-nh(ch2)np(o)(oh)2基团的氧化石墨烯，其作为碳包覆剂后，一方面通过-nh(ch2)np(o)(oh)2基团中的n、o和p原子的螯合作用，其可以有效吸附在单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨上，从而使得氧化石墨烯能够有效包覆在单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨材料表面，增强所得负极材料导电性能的同时，也进一步改善了所得负极材料的首次效率和放电容量；另一方面，-p(o)(oh)2磷酸基团的存在可实现对人造石墨的杂原子改性，可使所得人造石墨表面具有丰富的表面缺陷和官能团，如此可有助于后续单颗粒石墨和二次颗粒石墨的有效混配。
20、优选地，所述碳包覆具体包括：将所述单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨与磷酸化石墨烯混合后，进行高温热处理后得到；
21、优选地，所述高温热处理具体包括：以2-10℃/min的速率升温至500-800℃，保温1-3h；
22、优选地，所述单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨与磷酸化石墨烯的质量比为100:0.1-0.5。
23、本专利技术还提出一种上述制备方法制备的高倍率负极材料。
24、本专利技术同时提出一种包括上述高倍率负极材料的锂离子电池。
25、本专利技术的目的在于提供一种高倍率负极材料及其制备方法和锂离子电池，所得负极材料既有单颗粒石墨高容量、高振实的特点，又有二次颗粒石墨良好的循环性能，同时单颗粒粒径小，二次颗粒粒径大，二者堆积填充优势互补，所得负极材料在放电容量、首次效率、高倍率充放电、循环等指标方面均具有优异性能。
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1.一种高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1、S2中，所述人造石墨原材料细粉是通过将人造石墨原材料进行破碎，研磨，整形后得到；
3.根据权利要求1或2所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述粘结剂为沥青，沥青优选为煤沥青、石油沥青、煤焦油或天然沥青中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1、S2中，所述碳化温度为600-1200℃，时间为1-12h，所述石墨化温度为2600-3000℃，时间为12-36h。
5.根据权利要求1-4任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述造粒温度为300-600℃，造粒时间为4-10h。
6.根据权利要求1-5任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，具体包括：将所述单颗粒石墨进行碳包覆后再和所述二次颗粒石墨进行混配，得到所述高倍率负极材料；或者将所述二次颗粒石墨进行碳包覆后再和所述单颗粒石墨进
7.根据权利要求1-6任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述碳包覆采用的包覆剂为磷酸化石墨烯；
8.根据权利要求1-7任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述碳包覆具体包括：将所述单颗粒石墨和/或二次颗粒石墨与磷酸化石墨烯混合后，进行高温热处理后得到；
9.一种权利要求1-8任一项所述制备方法制备的高倍率负极材料。
10.一种包括权利要求9所述高倍率负极材料的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1、s2中，所述人造石墨原材料细粉是通过将人造石墨原材料进行破碎，研磨，整形后得到；
3.根据权利要求1或2所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述粘结剂为沥青，沥青优选为煤沥青、石油沥青、煤焦油或天然沥青中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1、s2中，所述碳化温度为600-1200℃，时间为1-12h，所述石墨化温度为2600-3000℃，时间为12-36h。
5.根据权利要求1-4任一项所述高倍率负极材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述造粒温度为300-600℃，造粒时间为4-10h。
6.根据权利要求1-5任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王如秀，何慧娟，汪静，王莉，严烁，冯旭阳，
申请(专利权)人：合肥国轩新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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