[发明专利]石墨负极材料、其前驱体、其生料前驱体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨负极材料、其前驱体、其生料前驱体及其制备方法和应用。具体公开了一种石墨负极材料的生料前驱体；生料前驱体的原料包括以下组分：石墨原料、粘结剂和介孔材料；所述原料混合后，在10Mpa～100Mpa的压强下压合，即制得所述生料前驱体。本发明的石墨负极材料应用于电池时，具有以下一种或多种优势：倍率性能好、阻抗低和优异的快充性能。

技术领域

本发明涉及一种石墨负极材料、其前驱体、其生料前驱体及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池是一种依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作的电池，其具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和环境友好等众多优点，已经在消费电子领域和车辆动力电池以及储能领域都获得了广泛应用。

锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等四部分组成，其中锂离子电池的容量、倍率充放电能力、寿命等和负极材料息息相关，故为使得锂离子电池具有较佳的电化学性能，往往需要对负极材料进改性以实现对负极材料的调控与优化。现有的改性方式一般包括：包覆、共混、特殊形貌设计、掺杂等方式。其中包覆改性是材料改善电化学综合性能、提升稳定性的有效途径，但是由于包覆是在石墨材料表面加上一层无定形碳，虽然一定程度提高了锂离子电池负极的快充性能，但是对石墨负极材料内部的快充性能提升起不到促进作用，所以为了提升石墨负极内部的快充性能，需要在内部对快充性能进行改善。

中国专利文献CN101931077B公开了一种石墨和介孔碳的复合物做锂离子电池负极的技术，介孔碳在复合材料中的质量百分比为1～60％；石墨的石墨化度介于78～88％之间；介孔碳的孔径为2～50nm，通孔率不低于85％。采用低石墨化度的石墨以及通孔率高的介孔碳，通过化学复合方式制得碳类复合负极材料。此方法相当于在石墨中掺杂了介孔碳，提升了材料的快充性能，但是由于加入了太多的非石墨物质，导致负极材料的容量十分低，很难真正用在锂离子电池中。

中国专利文献CN112661149A将含碳量大于或等于90％且含有纤维结构的石墨原料破碎，得到一次颗粒粉末；并将粉末和氢氧化钾交替加入混合设备中混合，搅拌，得到石墨化前驱体，将石墨化前驱体以1～2℃/min的速度升温至700～850℃，然后保持温度在2500～3000℃中进行石墨化加工，得到初石墨化材料，将初石墨化材料进行混合、筛分、除磁，得到石墨负极材料，在石墨化的过程中同时完成造孔。

CN106207180B其采用强碱造孔的方式，前期原料混批的时候就加入强碱，可以保证强碱在造粒过程中分布在石墨一次颗粒的表面，被团聚而成的二次颗粒包覆在石墨内部，这样在石墨化过程中强碱就可以在石墨内部大量造孔，最终成品比表面积可高达800m²/g以上；材料的孔隙率明显增大。

上述两种方式也是从原来阶段添加介孔材料KOH，再经过石墨化，介孔材料挥发从而实现内部造孔。但是石墨化是混合物状态松散，石墨原料和介孔材料无法保证紧密连接，亦无法保证精确在石墨内部造孔。

因此，如何能够保证石墨化时，介孔材料和原料焦结合紧密、充分挥发，在石墨中间形成孔道，实现精确造孔并提升负极材料的快充性能，仍然是目前还未解决的技术问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术中介孔材料和石墨原料掺杂造成无法保证石墨内部精确造孔且快充性能差的问题，而提供了一种石墨负极材料、其前驱体、其生料前驱体及其制备方法和应用。本发明的石墨负极材料应用于电池时，具有以下一种或多种优势：倍率性能好、阻抗低和优异的快充性能。

本发明主要是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

本发明提供了一种石墨负极材料的生料前驱体，其原料包括以下组分：石墨原料、粘结剂和介孔材料；所述原料混合后，在10Mpa～100Mpa的压强下压合，即制得所述生料前驱体。