一种负极材料及其制备方法、负极极片和二次电池技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种负极材料，石墨以及包覆于石墨表面的焦磷酸锰材料层。本发明专利技术的一种负极材料，在石墨表面包覆有焦磷酸锰材料层，焦磷酸锰具有多维锂离子扩散通道，使石墨能够实现快速充放电，而且焦磷酸锰具有稳定的晶格结构，使石墨能够在快速充放电的条件下进行多次充放电循环。速充放电的条件下进行多次充放电循环。

【技术实现步骤摘要】
一种负极材料及其制备方法、负极极片和二次电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种负极材料及其制备方法、负极极片和二次电池。

技术介绍

[0002]充放电时间的长短是评价锂离子二次电池动力学性能的主要评价指标，而锂离子二次电池的所有主材中，负极材料和电解液是影响锂离子二次电池动力学性能的主要因素，而其中负极材料的相关性最大。目前商业化应用最为广泛和成功的锂离子二次电池负极材料是石墨，石墨具有容量高，成本低，膨胀(Swelling)小等优点而倍受各大厂商追捧，广泛应用于3C消费类电子产品领域，并且随着混动和电动交通工具的快速发展，锂离子体系电池在动力和储能领域也被广泛地使用，对石墨负极材料的各项性能提出了更高的需求。
[0003]目前动力电池或者软包电池发展所遇到的瓶颈除了正极材料的工作电压受限外，还受制于石墨负极材料的充电能力；若充电速度过快，锂离子在嵌入石墨层间时受到的阻抗加大，造成嵌锂困难，则负极极化会加大，导致锂离子在石墨表面与电子发生还原反应，造成析锂现象的发生，给电芯带来安全隐患，所以在保证石墨负极材料能量密度的条件下开发出一款充电能力强的石墨负极材料已迫在眉睫。
[0004]针对这些问题，国内外展开相应的研究，因此亟需一种解决上述问题的技术文案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极材料，在石墨表面包覆有焦磷酸锰材料层，焦磷酸锰具有多维锂离子扩散通道，使石墨能够实现快速充放电，而且焦磷酸锰具有稳定的晶格结构，使石墨能够在快速充放电的条件下进行多次充放电循环。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种负极材料，包括石墨以及包覆于石墨表面的的焦磷酸锰材料层。
[0008]优选地，所述焦磷酸锰材料层的包覆率为60％～90％。
[0009]优选地，所述焦磷酸锰材料层的厚度为10～120nm。
[0010]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极材料的制备方法，使用液相混合，加热烧结，在石墨表面原位生成焦磷酸锰，形成焦磷酸锰材料层，使焦磷酸锰材料层能够均匀地分散于石墨表面，使性能更稳定。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术文案：
[0012]一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤S1、将锰源和磷源添加至溶剂中混合搅拌得到混合液；
[0014]步骤S2、将石墨加入上述混合液中，搅拌分散，真空过滤，加热，真空干燥得到预产物；
[0015]步骤S3、将预产物在惰性氛围下加热烧结，降温，解碎得到负极材料。
[0016]优选地，所述步骤S1中锰源与磷源的重量份数比为1～3:1～5。
[0017]优选地，所述真空干燥的温度为70～80℃，真空干燥时间为5～15h。
[0018]优选地，所述步骤S3中加热过程具体为先以5～10℃/min的升温速率至150～300℃，再以2～5℃/min的升温速率升至900～1000℃，保持温度4～12h。
[0019]优选地，所述步骤S3中解碎后的粒径为100～250目。
[0020]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种负极极片，具有良好的倍率性能和循环性能。
[0021]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术文案：
[0022]一种负极极片，包括上述的负极材料。
[0023]本专利技术的目的之四在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，具有良好的倍率性能和循环性能。
[0024]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术文案：
[0025]一种二次电池，包括上述的负极极片。
[0026]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种负极材料，在石墨表面包覆有焦磷酸锰材料层，焦磷酸锰具有多维锂离子扩散通道，使石墨能够实现快速充放电，而且焦磷酸锰具有稳定的晶格结构，使石墨能够在快速充放电的条件下进行多次充放电循环。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0028]一种负极材料，包括石墨以及包覆于石墨表面的的焦磷酸锰材料层。本专利技术的一种负极材料，在石墨表面包覆有焦磷酸锰材料层，焦磷酸锰具有多维锂离子扩散通道，使石墨能够实现快速充放电，而且焦磷酸锰具有稳定的晶格结构，使石墨能够在快速充放电的条件下进行多次充放电循环。
[0029]本专利技术采用原位焦磷酸锰液相包覆石墨负极材料，焦磷酸锰(Mn2P2O7)作为聚阴离子无机盐材料其具有优异的晶格结构以及多维锂离子扩散通道，并且能抑制电解液的还原反应，降低因生成SEI膜而使得首效下降造成电芯容量损失的程度。另外，因为参与反应的锰源为有机物，其本身含有—C
‑
H键，在高温下同石墨表面的—C
‑
H键发生脱氢缩合反应生成—C
‑
C键，使得包覆材料与基体材料结合的更为紧密，在循环过程中包覆层稳定不易脱落，从而提高石墨负极材料的循环性能。
[0030]在一些实施例中，所述焦磷酸锰材料层的包覆率为60％～90％。焦磷酸锰材料层包覆在石墨表面，设置一定的碳包覆率既能够发挥焦磷酸锰的快速充电功能和优异的稳定性，也可以避免碳包覆率过高影响石墨的性能。优选地，焦磷酸锰材料层的包覆率为60％～70％、70％～80％、80％～90％，具体地，焦磷酸锰材料层的包覆率为60％、63％、65％、68％、69％、70％、75％、78％、80％、82％、85％、86％、87％、89％、90％。
[0031]在一些实施例中，所述焦磷酸锰材料层的厚度为10～120nm。焦磷酸锰材料层的厚度对石墨的性能具有一定的影响。焦磷酸锰材料层的厚度过厚，增加离子移动距离，焦磷酸
锰材料层的厚度过薄，容易在多次充放电过程中脱落，影响循环性能。焦磷酸锰材料层的厚度为10～50nm、50～90nm、90～100nm、100～120nm，具体地，焦磷酸锰材料层的厚度为50nm、53nm、54nm、55nm、58nm、60nm、64nm、65nm、68nm、70nm、72nm、74nm、75nm、78nm、80nm、82nm、84nm、85nm、88nm、90nm、93nm、95nm、98nm、100nm、110nm、113nm、115nm、118nm、120nm。
[0032]一种负极材料的制备方法，使用液相混合，加热烧结，在石墨表面原位生成焦磷酸锰，形成焦磷酸锰材料层，使焦磷酸锰材料层能够均匀地分散于石墨表面，使性能更稳定。
[0033]一种负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0034]步骤S1、将锰源和磷源添加至溶剂中混合搅拌得到混合液；
[0035]步骤S2、将石墨加入上述混合液中，搅拌分散，真空过滤，加热，真空干燥得到预产物；
[0036]步骤S3、将预产物在惰性氛围下加热烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其特征在于，包括石墨以及包覆于石墨表面的焦磷酸锰材料层。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述焦磷酸锰材料层的包覆率为60％～95％。3.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述焦磷酸锰材料层的厚度为10～120nm。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将锰源和磷源添加至溶剂中混合搅拌得到混合液；步骤S2、将石墨加入上述混合液中，搅拌分散，真空过滤，加热，真空干燥得到预产物；步骤S3、将预产物在惰性氛围下加热烧结，降温，解碎得到负极材料。5.如权利要求4所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中锰源与磷源...

【专利技术属性】
技术研发人员：李载波，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：