[发明专利]一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及包覆石墨材料的制备技术领域，尤其涉及一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法。

背景技术

随着纯电动汽车的发展，锂离子电池越来越受到重视。如何实现电池的安全、快速、长寿命的充放电，成为下一代锂电池发展的目标。当前正极材料种类趋于稳定，发展空间不大，如何有效的提高负极材料电化学性能，将成为锂离子电池发展的方向标，天然石墨是锂离子电池最重要的负极材料，因此对天然石墨的改性是提升锂离子电池电化学性能的重要途径。

2002年，清华大学沈万慈在中国专利02125715.9中，利用喷雾干燥，将天然石墨细粉和有机高分子悬浮液，造粒成球，再经碳化处理，得到一种能在含碳酸丙烯脂(PC)电解液使用的炭包覆石墨微粉；2016年，深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司在中国专利201610626244.X中，利用沥青与天然石墨混合，将石墨表面与内部孔隙包覆沥青材料，再经过碳化处理，得到了一种长循环、低膨胀、密实化的石墨负极材料。由此可见，通过在天然石墨中包覆一层新的碳结构，可以显著改善其电化学性能。对包覆层进行深入分析，可以发现其主要为非晶质碳材料。

传统的包覆，主要是采用材料包覆材料的手段，这种包覆只是停留在表面的包覆，无法到达材料内部孔道，因此对于材料的改性存在着一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有电极片柔性化程度不高、包覆程度不高的缺陷，提供一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型非晶质碳包覆石墨材料的制备方法，包括以下步骤：

S01：将石墨材料放入石英质管式炉内，然后向石英质管式炉内通入保护气体，将石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度；

S02：待石英质管式炉内的温度上升到指定反应温度后，向石英质管式炉内持续通入反应介质，反应一定时间后，停止通入反应介质，然后降温，最后即可得到新型非晶质碳包覆石墨材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步：所述步骤S01中，所述保护气体为氮气、氢气或者氩气。

上述进一步方案的有益效果是：使石墨材料与反应介质在无氧或者低氧条件下反应，防止石墨材料的表面发生氧化而脱碳。

进一步：所述步骤S01中，指定的所述反应温度为700℃至1200℃。

进一步：所述步骤S02中，反应介质与所述步骤S01中的石墨材料的反应时间为0.2h至24h。

上述进两步方案的有益效果是：使反应介质与石墨材料充分接触和充分反应。

进一步：所述步骤S02中，所述反应介质为可以与碳反应的气相反应介质。

上述进一步方案的有益效果是：气相物质渗透能力强，可渗入到石墨材料内部的微孔结构中，从而达到改善石墨材料内部结构的作用。

进一步：所述步骤S02中，所述反应介质为二氧化碳。

进一步：当反应介质为二氧化碳时，所述步骤S01中指定的所述反应温度为900℃至1200℃。

上述进两步方案的有益效果是：反应介质二氧化碳廉价易得，通过高温反应，将石墨材料腐蚀成非晶质结构，生产成本低，生产工艺流程简单易操作。

进一步：所述步骤S02中，所述反应介质为水蒸气。

进一步：当反应介质为水蒸气时，所述步骤S01中指定的所述反应温度为700℃至1200℃。

上述进两步方案的有益效果是：反应介质水蒸气廉价易得，通过高温反应，将石墨材料腐蚀成非晶质结构，生产成本低，生产工艺流程简单易操作。

进一步：所述步骤S01中的石墨材料为天然石墨、硬碳、中间相碳微球、生物质碳、人造石墨等碳材料产品。

本发明的有益效果是：本发明利用渗透能力强的气相反应介质(水蒸汽或二氧化碳)与碳材料的高温反应特性，将碳材料腐蚀，制备出表层非晶化的碳材料结构，这种结构在锂离子电池负极上有着重要的应用价值，既克服了碳负极材料表面SE I膜的形成给电池带来的不可逆容量损失，又避免了电池在碳酸丙烯脂(PC)电解液中发生的溶剂化共嵌现象；本发明改变了传统以材料包覆材料的理念，利用反应式腐蚀原理，将碳材料与非晶质层完美融合，大大提升了其电化学属性，同时气相反应介质廉价易得，节省原料，降低了成本，简化了生产工艺流程。

附图说明

图1为本发明实施例中制备天然石墨非晶化处理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。