一种复合负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合负极材料及其制备方法和应用，所述复合负极材料包括天然石墨和中间相炭微球；所述中间相炭微球的径距和所述天然石墨的径距之间的关系如下：其中d1代表中间相炭微球的径距，d2代表天然石墨的径距。本发明专利技术利用天然石墨和中间相炭微球二者之间的径距关系，且a为1

【技术实现步骤摘要】
一种复合负极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种复合负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，以二次电池为代表的电化学储能技术已成为最有前途的储能技术之一。锂离子电池因其具有比容量高、工作电压高、循环寿命长以及体积小等优势，得到了广泛关注。负极作为锂离子电池的重要组成部分之一，其性能对电池整体的各项指标有重要影响。石墨作为一种可嵌锂材料，应用于负极能够改善电池的循环性能和安全性能；中间相炭微球(MCMB)目前在负极材料市场是仅次于天然石墨和人造石墨的第三大主流炭类负极材料，在动力电池的应用上具有明显的优势，是目前工业应用广泛、综合性能优异的锂离子电池负极材料。
[0003]相比天然石墨，MCMB比表面积大，碳层边缘位置以及不规则的缺陷位置可以提供储锂空间，具有相对较高的比容量。此外，MCMB兼具有优异的导电性、高循环稳定性以及良好的倍率性能等特点，然而，中间相炭微球理论比容量较低，压实密度不高，难以满足现在锂离子动力电池发展的需求。为了提高MCMB比容量，一般在MCMB表面进行活性炭或石墨烯等碳材料的包覆，通过原料制备手段来提高储锂点位；为了提高压实密度，常用的方式为提高粒径或者大小粒径掺混使用，但是粒径变大，倍率性能也会变差，且大小粒径的掺混使用对匀浆工艺要求较高。
[0004]因此，如何有效地同时提高中间相炭微球的比容量和压实密度，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合负极材料及其制备方法和应用。本专利技术利用天然石墨和中间相炭微球二者之间的径距关系，使得制备得到的复合负极材料在获得高比容量和高压实密度的同时，保证了后续匀浆工艺的简单化，并且制成的电池具有较为优异的性能，工业化前景广阔。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种复合负极材料，所述复合负极材料包括天然石墨和中间相炭微球；
[0008]所述中间相炭微球的径距和所述天然石墨的径距之间的关系如下：
[0009][0010]其中d1代表中间相炭微球的径距，d2代表天然石墨的径距，a为1
‑
3。
[0011]需要说明的是，径距指的是颗粒的分布宽度，径距越大，表明分布宽度越宽，径距越小，则分布宽度越窄；径距的计算公式为(D90
‑
D10)/D50，其中D90指的是一个样品的累计
粒度分布数达到90％时所对应的粒径，物理意义是粒径小于或等于它的颗粒占90％，D50指的是一个样品的累计粒度分布数达到50％时所对应的粒径，物理意义是粒径小于或等于它的颗粒占50％，D10指的是一个样品的累计粒度分布数达到10％时所对应的粒径，物理意义是粒径小于或等于它的颗粒占10％。
[0012]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，a为2。
[0013]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，所述中间相炭微球的中值粒径D50为15
‑
28μm，所述中间相炭微球的粒径D10为5
‑
13μm，所述中间相炭微球的粒径D90为31
‑
42μm。
[0014]作为本专利技术所述复合负极材料的一个优选技术方案，所述中间相炭微球的径距d1为0.6
‑
2.5。
[0015]作为本专利技术所述复合负极材料的一个优选技术方案，所述天然石墨的中值粒径D50为8～20μm，所述天然石墨的粒径D10为5
‑
11μm，所述天然石墨的粒径D90为18
‑
37μm。
[0016]作为本专利技术所述复合负极材料的一个优选技术方案，所述天然石墨的径距d2为0.8
‑
3.5。
[0017]作为本专利技术所述复合负极材料的一个优选技术方案，所述中间相炭微球和所述天然石墨的质量比为(3
‑
4):(1
‑
2)。
[0018]作为本专利技术所述复合负极材料的一个优选技术方案，所述中间相炭微球为无定形碳包覆的中间相炭微球。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的复合负极材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0020]将中间相炭微球和天然石墨进行混合，得到所述复合负极材料。
[0021]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，所述中间相炭微球为无定形碳包覆的中间相炭微球，所述无定形碳包覆的中间相炭微球的制备步骤包括：
[0022](1)将中间相炭微球和包覆源共烧，得到中间产物；
[0023](2)将所述中间产物进行活化，得到所述无定形碳包覆的中间相炭微球。
[0024]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，步骤(1)所述包覆源包括沥青。
[0025]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，步骤(1)所述中间相炭微球和所述包覆源的质量比为(2
‑
4):1。
[0026]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，步骤(1)所述共烧的温度为400
‑
500℃，步骤(1)所述共烧的时间为100
‑
150min。
[0027]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，步骤(1)所述共烧在惰性气氛中进行，所述惰性气氛中的气体包括氮气。
[0028]作为本专利技术所述制备方法的一个优选技术方案，步骤(2)所述活化的温度为700
‑
900℃，步骤(2)所述活化的时间为100
‑
150min。
[0029]第三方面，本专利技术提供一种负极片，所述负极片包括如第一方面所述的复合负极材料。
[0030]作为本专利技术所述负极片的一个优选技术方案，所述负极片的压实密度为1.2
‑
2.5g/cm3。
[0031]第四方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如第三方面所述的
负极片。
[0032]本专利技术所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0033]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0034]本专利技术利用天然石墨和中间相炭微球二者之间的径距关系，进而使得制备的复合负极材料可以同时获得高比容量和高压实密度，同时保证了后续匀浆工艺的简单化，并且制成的电池具有较为优异的性能，工业化前景广阔。
具体实施方式
[0035]下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。
[0036]现有技术中，为了获得比容量高、压实密度高且性能优良的MCMB，改性修饰MCMB以及制备其复合材料已然成为目前重点研发方向。为了提高MCMB比容量，一般本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料包括天然石墨和中间相炭微球；所述中间相炭微球的径距和所述天然石墨的径距之间的关系如下：其中d1代表中间相炭微球的径距，d2代表天然石墨的径距，a为1
‑
3。2.根据权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，a为2；优选地，所述中间相炭微球的中值粒径D50为15
‑
28μm，所述中间相炭微球的粒径D10为5
‑
13μm，所述中间相炭微球的粒径D90为31
‑
42μm；优选地，所述中间相炭微球的径距d1为0.6
‑
2.5。3.根据权利要求1或2所述的复合负极材料，其特征在于，所述天然石墨的中值粒径D50为8
‑
20μm，所述天然石墨的粒径D10为5
‑
11μm，所述天然石墨的粒径D90为18
‑
37μm；优选地，所述天然石墨的径距d2为0.8
‑
3.5。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的复合负极材料，其特征在于，所述中间相炭微球和所述天然石墨的质量比为(3
‑
4):(1
‑
2)。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的复合负极材料，其特征在于，所述中间相炭微球为无定形碳包覆的中间相炭微...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小红，郑彦俊，王巍，纪影，刘峰，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：