【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池负极材料，尤其涉及一种石墨材料及其制备方法、负极材料和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池广泛应用于3c产品及动力储能等领域中，商业化的锂离子电池主要采用天然石墨、人造石墨、软碳和硬碳等碳负极材料。其中，天然石墨因具有高比容量、良好充放电平台及成本低等特点，被作为重要的负极材料广泛应用。对于石墨负极来说，倍率性能要求也越来越重要，大电流下的容量得以保障才能更好地进行商业用；但是，由于锂嵌入过程中形成的嵌锂化合物lixc6的层面间距大于天然石墨的层间距，使得天然石墨在充放电的过程中不利于锂离子的快速脱嵌，从而使得其倍率性能受到影响；此外，由于形成的嵌锂化合物lixc6的层面间距大于天然石墨的层间距，使得天然石墨在充放电还会发生10％左右的体积膨胀，从而导致石墨层的剥落，导致锂离子循环性能降低。
2、为提高天然石墨的倍率性能，研究者开发出多种改性方法对其进行改善，但是，由此制得的石墨的倍率性能虽然得到了一定程度的提升，但提升幅度却不够大，仍然无法实现大电流的充放电。
技术实现思路
1、本申请提出一种石墨材料及其制备方法、负极材料和锂离子电池，旨在解决上述
技术介绍
中所提及的技术问题。
2、第一方面，本申请提出一种石墨材料，所述石墨材料具有孔，所述石墨材料中孔的孔径为2nm～120nm，且总孔体积为0.015cm3/g～0.035cm3/g。
3、在一些实施方式中，所述石墨材料具有层状结构，包括多个石墨层，部分所述孔至少连通部分相邻
4、在一些实施方式中，在所述石墨材料中，孔径在d1以下的孔在总孔体积中的体积占比为50％，d1为75nm～96nm。
5、在一些实施方式中，在所述石墨材料中，孔径在50nm以下的孔在总孔体积中的体积占比为13％-19％。
6、在一些实施方式中，在所述石墨材料中，孔径在80nm以下的孔在总孔体积中的体积占比为45％-51％。
7、在一些实施方式中，在所述石墨材料中，孔径在100nm以下的孔在总孔体积中的体积占比为69％-77％。
8、在一些实施方式中，所述石墨材料呈球形状或类球形状。
9、在一些实施方式中，所述石墨材料为天然石墨材料。
10、在一些实施方式中，所述石墨材料中碳的质量含量≥99.9％。
11、在一些实施方式中，所述石墨材料的粒径d50为5um-25um。
12、在一些实施方式中，所述石墨材料的振实密度为0.5g/cm3-1.2g/cm3。
13、在一些实施方式中，所述石墨材料的比表面积为5m2/g-15m2/g。
14、第二方面，本申请提出一种石墨材料的制备方法，包括步骤：
15、在氧气体积含量为0.1％-1％的保护气氛下，将包含待改性石墨与强碱试剂的混合物进行焙烧处理，得到焙烧产物，其中，所述待改性石墨与所述强碱试剂的质量比为1：(0.1～0.5)；
16、对所述焙烧产物进行纯化处理，得到石墨材料，所述石墨材料具有孔，所述石墨材料的孔的孔径为2nm～120nm，且总孔体积为0.015cm3/g～0.035cm3/g。
17、在一些实施方式中，所述待改性石墨为天然石墨。
18、在一些实施方式中，所述待改性石墨为球形石墨。
19、在一些实施方式中，所述待改性石墨中碳的质量含量不低于95％。
20、在一些实施方式中，所述强碱试剂包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
21、在一些实施方式中，所述保护气氛包括氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或多种。
22、在一些实施方式中，所述焙烧温度为400℃-800℃。
23、在一些实施方式中，所述焙烧时间为2h-8h。
24、在一些实施方式中，所述纯化处理包括对所述焙烧产物进行水洗。
25、在一些实施方式中，所述纯化处理包括先将所述焙烧产物水洗至ph＜9，然后再进行酸洗。
26、在一些实施方式中，用洗涤液进行酸洗，所述洗涤液包括盐酸。
27、在一些实施方式中，所述洗涤液还包括硝酸和水；所述酸洗过程中，所述焙烧产物与盐酸、硝酸和水的质量含量比为1：(0.3～0.9)：(0～0.3)：(1～2)。
28、在一些实施方式中，所述酸洗温度为70℃-90℃。
29、在一些实施方式中，所述酸洗时间为8h-20h。
30、在一些实施方式中，在所述酸洗后，所述纯化处理还包括将所述焙烧产物水洗至中性。
31、在一些实施方式中，水洗至中性后，所述纯化处理还包括干燥。
32、在一些实施方式中，所述石墨材料呈球形状或类球形状。
33、在一些实施方式中，所述石墨材料的粒径d50为5um-25um。
34、在一些实施方式中，所述石墨材料的振实密度为0.5g/cm3-1.2g/cm3。
35、在一些实施方式中，所述石墨材料的比表面积为5m2/g-15m2/g。
36、在一些实施方式中，所述石墨材料中碳的质量含量≥99.9％。
37、第三方面，本申请还提出一种负极材料，包括如上所述的石墨材料，或者，包括采用如上所述的制备方法所制得的石墨材料。
38、第四方面，本申请还提出一种锂离子电池，包括如上所述的负极材料。
39、本技术方案与现有技术相比，至少具有以下技术效果：
40、在本申请的石墨材料中，石墨材料上形成的孔会将各个石墨层相互连通，能够降低石墨材料的各向异性，以及缩短锂离子的扩散距离，从而使得石墨材料的倍率性能得以提升；且由于石墨材料上蚀刻形成的孔的孔径范围以及孔体积大小均恰当，能够使得在兼顾石墨材料的容量不受较大影响的前提下，较大限度地增加石墨材料的锂离子传输通道，增加锂离子嵌入/脱嵌的位点数量，提升锂离子的嵌入或脱出速率，将石墨材料的倍率性能大幅度提升，从而实现大电流的充放电。
41、在本申请的制备方法中，焙烧处理过程中，强碱试剂会对待改性石墨进行刻蚀形成孔，具体反应为：2mx(oh)y+c+o2＝m2xoy+co2+yh2o，由此改性后得到石墨材料上形成的孔会将各个石墨层相互连通，能够降低石墨材料的各向异性，以及缩短锂离子的扩散距离，从而使得石墨材料的倍率性能得以提升；且本申请通过将保护气氛中的氧气含量以及天然石墨与强碱试剂的质量比控制在适宜范围内，使得石墨材料上蚀刻形成的孔的孔径范围以及总孔体积大小均恰当，使得在兼顾石墨材料的容量不受较大影响的前提下，能够较大限度地增加石墨材料的锂离子传输通道，增加锂离子嵌入/脱嵌的位点数量，提升锂离子的嵌入或脱出速率，将石墨材料的倍率性能大幅度提升，从而实现大电流的充放电；另外，本申请的制备方法的整体工艺简单，原料毒性小、来源广，无需在高温高压下进行，对设备要求不高，其安全系数高，能够大量制备具有如上孔隙结构的石本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨材料，其特征在于，所述石墨材料具有孔，所述石墨材料的孔的孔径为2nm～120nm，且总孔体积为0.015cm3/g～0.035cm3/g。
2.如权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，所述石墨材料具有层状结构，包括多个石墨层，部分所述孔至少连通部分相邻的所述石墨层。
3.如权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，满足如下特征(1)-(4)中的至少一种：
4.如权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，满足如下特征(1)-(6)中的至少一种：
5.一种石墨材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括如下特征(1)-(4)中的至少一种：
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述纯化处理包括以下步骤(1)-(8)中的至少一种：
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石墨材料满足如下特征(1)-(5)中的至少一种：
9.一种负极材料，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的石墨材料，或者，包括采用如权利要求5-8任一所述的制
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求9所述的负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨材料，其特征在于，所述石墨材料具有孔，所述石墨材料的孔的孔径为2nm～120nm，且总孔体积为0.015cm3/g～0.035cm3/g。
2.如权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，所述石墨材料具有层状结构，包括多个石墨层，部分所述孔至少连通部分相邻的所述石墨层。
3.如权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，满足如下特征(1)-(4)中的至少一种：
4.如权利要求1所述的石墨材料，其特征在于，满足如下特征(1)-(6)中的至少一种：
5.一种石墨材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李松贺，张建硕，周海辉，何鹏，任建国，贺雪琴，
申请(专利权)人：贝特瑞新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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