[发明专利]一种硼掺杂树脂包覆人造石墨材料

说明书

本发明涉及电池材料领域，特别是涉及一种硼掺杂树脂包覆人造石墨材料，其材料呈现核壳结构，内核为人造石墨，外壳为硼掺杂硬碳包覆层，其包覆量为0.5～2％。本发明提供一种硼掺杂树脂包覆人造石墨材料，通过在石墨表面包覆含硼的锂盐和硬碳复合体，在提高材料电子和离子导电性的同时，材料的首次效率也能得到提高，从而提升电池的功率性能、循环性能及其能量密度。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，特别是涉及一种硼掺杂树脂包覆人造石墨材料。

背景技术

目前随着市场对电池能量密度及其倍率性能要求的提高，要求石墨负极材料在具有高能量密度的同时，也具有较高的倍率性能和首次效率。目前提升负极材料能量密度及其倍率的方法之一是进行表面包覆，如利用软碳或硬碳进行包覆。如专利CN110797513A申请公开了一种石墨-硬碳包覆型材料及其制备方法，其是采用石墨和低聚酚醛树脂进行混合后，进行固化和热解，将硬碳包覆于石墨材料表面，制得高容量的负极材料。但是采用软碳或硬碳包覆的负极材料，只能提升锂离子在材料表层的传输速率，对材料自身锂离子传输速率并未改善；同时由于硬碳或软碳包覆层自身的电子导电率差，也会影响到电池的电压平台，且软碳/硬碳包覆也会降低材料的首次效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种硼掺杂树脂包覆人造石墨材料，通过在石墨表面包覆含硼的锂盐和硬碳复合体，在提高材料电子和离子导电性的同时，材料的首次效率也能得到提高，从而提升电池的功率性能、循环性能及其能量密度。

本发明采用如下技术方案：

一种硼掺杂树脂包覆人造石墨材料，其材料呈现核壳结构，内核为人造石墨，外壳为硼掺杂硬碳包覆层，其包覆量为0.5～2％。

对上述技术方案的进一步改进为，其制备方法为：

制备氨基化硼掺杂酚醛树脂：将酚醛树脂置于二氟草酸硼酸锂溶液，之后添加氧化石墨烯溶液中，之后通过水热反应，并在温度为120～200℃条件下反应1～12h，之后低温真空干燥、粉碎，之后通入混合气体，并在温度为500～800℃条件下反应1～12h，得到氨基化硼掺杂酚醛树脂；

制备复合材料：将氨基化硼掺杂酚醛树脂溶解于钛酸酯偶联剂的乙酸乙酯熔剂溶液，搅拌均匀后，添加人造石墨，混合均匀后转移到高速混料机中，并在转速为100～1000r/min，温度为100～300℃，搅拌时间为1～6h条件下进行包覆，干燥、粉碎，之后转移到管式炉中在惰性气氛下碳化得到硼掺杂硬碳包覆人造石墨复合材料。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述制备氨基化硼掺杂酚醛树脂步骤中，二氟草酸硼酸锂溶液的浓度为0.5～5wt％。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述制备氨基化硼掺杂酚醛树脂步骤中，氧化石墨烯溶液的浓度为0.1～1wt％。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述制备氨基化硼掺杂酚醛树脂步骤中，所述混合气体为氨气与氩气的混合体。

对上述技术方案的进一步改进为，所述氨气与氩气的体积比为1:1。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述制备氨基化硼掺杂酚醛树脂步骤中，所述酚醛树脂、二氟草酸硼酸、氧化石墨烯的质量比为100:1～5:0.5～2。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述制备复合材料步骤中，钛酸酯偶联剂的浓度为1～5wt％。

对上述技术方案的进一步改进为，所述钛酸酯偶联剂为三异硬脂酸钛酸异丙酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述制备复合材料步骤中，所述氨基化硼掺杂酚醛树脂、偶联剂、人造石墨的质量比为10～30:1～5:100。