System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 碳包覆石墨复合材料的制备方法、碳包覆石墨复合材料及电池负极技术_技高网
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碳包覆石墨复合材料的制备方法、碳包覆石墨复合材料及电池负极技术

技术编号:44431706 阅读:9 留言:0更新日期:2025-02-28 18:43
本申请属于碳材料以及电池相关技术领域,尤其涉及碳包覆石墨复合材料的制备方法、碳包覆石墨复合材料及电池负极。一种碳包覆石墨复合材料的制备方法,包括以下步骤:将含有石墨类材料、包覆用主碳源、包覆用协同碳源和助剂的碱性混合液混合处理,得到分散液;将所述分散液在预设条件下干燥、焦化处理,形成碳包覆石墨前驱体;将所述碳包覆石墨前驱体在保护气体环境条件下碳化处理,得到碳包覆石墨复合材料;所述包覆用主碳源包括糖类;所述包覆用协同碳源包括含非碳杂原子的化合物;所述助剂包括表面活性剂,能够与所述包覆用协同碳源协同作用,能够将所述碱性混合液充分分散得到均匀分布的分散液。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于碳材料以及电池相关,尤其涉及一种碳包覆石墨复合材料的制备方法、碳包覆石墨复合材料及电池负极


技术介绍

1、锂离子电池目前已广泛应用于各种电气设备中,相关技术和产业取得了快速发展。电动汽车和电化学储能等应用场景对锂离子电池的性能提出了越来越高的要求,特别是在高安全、高功率、长寿命等方面。

2、石墨被广泛用作锂离子电池的负极材料,具有低工作电位、长循环寿命和相对较低的成本等优势。但石墨层状结构稳定性较差,经过长时间充放电循环后易坍塌,导致电池比容量严重下降以及储能寿命大幅度缩短。此外,石墨负极的倍率性能较差,不能进行大电流充放电,不满足动力电池和调频储能的发展需要。因此,石墨材料需要进行有效的改性,才能成为高性能动力电池和储能电池的负极材料。

3、通过包覆超薄碳层进行表面改性是提高石墨电化学性能的有效途径,能够修饰石墨材料的孔洞、沟槽、裂纹等缺陷,优化界面形成的固态电解质层,防止电解液的共嵌入现象,有效防止在充放电过程中石墨层的剥离、粉化,提高材料的电化学可逆容量和循环性能。目前使用较多的包覆方法以固相法或者液相法包覆沥青为主,该方法存在包覆不均匀,包覆效果差的缺点。


技术实现思路

1、本申请实施例提供一种碳包覆石墨复合材料的制备方法、碳包覆石墨复合材料及电池负极,能够使得碳均匀地、完整地包覆石墨类材料。

2、第一方面,本申请实施例提供一种碳包覆石墨复合材料的制备方法,包括:

3、将含有石墨类材料、包覆用主碳源、包覆用协同碳源和助剂的碱性混合液混合处理,得到分散液;

4、将分散液在预设条件下干燥、焦化处理,形成碳包覆石墨前驱体;

5、将碳包覆石墨前驱体在保护气体环境条件下碳化处理,得到碳包覆石墨复合材料;

6、包覆用主碳源包括糖类;

7、包覆用协同碳源包括含非碳杂原子的化合物;

8、助剂包括表面活性剂,能够与包覆用协同碳源协同作用,能够将碱性混合液充分分散得到均匀分布的分散液。

9、在本申请的任意实施方式中,得到分散液的步骤中,助剂包括聚丙烯酸酯、壳聚糖、壳聚糖衍生物、藻酸盐、聚乙二胺、聚乙烯醇、炔二醇聚醚及聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。

10、在本申请的任意实施方式中,得到分散液的步骤中,石墨类材料、包覆用主碳源、包覆用协同碳源及助剂在所述分散液中的质量百分含量比为(2-8):1:(0.1-1):(0.03-0.1)。

11、在本申请的任意实施方式中,得到分散液的步骤中,石墨类材料包括人造石墨和天然石墨中的至少一种。

12、在本申请的任意实施方式中,得到分散液的步骤中,糖类包括葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素和淀粉中的至少一种。

13、在本申请的任意实施方式中,得到分散液的步骤中,所述含非碳杂原子的化合物包括多巴胺、苯胺、邻甲苯胺、吡啶、氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮、单宁酸、柠檬酸中的至少一种。

14、在本申请的任意实施方式中,得到分散液的步骤中,碱性混合液的ph值为8-9。

15、在本申请的任意实施方式中,碳包覆石墨前驱体制备中,干燥处理时间为1h-48h,干燥处理温度为60℃-100℃,焦化处理时间为1h-48h,焦化处理温度为100℃-200℃。

16、在本申请的任意实施方式中,碳包覆石墨复合材料的制备中,碳化处理时间为60min-240min,碳化处理温度为600℃-3500℃。

17、在本申请的任意实施方式中,碳化处理步骤包括第一碳化处理子步骤和第二碳化处理子步骤;

18、第一碳化处理温度为600℃-1500℃,时间为60min-240min;

19、第二碳化处理温度为1500℃-3500℃,时间为60min-240min。

20、在本申请的任意实施方式中,碳包覆石墨复合材料的制备中,碳化的升温速率为2℃/min-20℃/min。

21、第二方面,本申请实施例提供了一种碳包覆石墨复合材料。

22、一种碳包覆石墨复合材料,采用上述的制备方法得到,碳包覆石墨复合材料包括碳包覆层及石墨层,碳包覆层连续的均匀的包覆于石墨层;

23、碳包覆层的厚度为1nm-15nm。

24、第三方面,本申请实施例提供了一种电池负极。

25、一种电池负极,包括如上述的碳包覆石墨复合材料。

26、本申请实施例碳包覆石墨复合材料的制备方法、碳包覆石墨复合材料及电池负极,通过协同碳源与助剂对分散和吸附的增强作用,有效阻止石墨颗粒的合并和团聚,使碳源均匀分布在石墨表面,实现均匀完整包覆。

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【技术保护点】

1.一种碳包覆石墨复合材料的制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述助剂包括聚丙烯酸酯、壳聚糖、壳聚糖衍生物、藻酸盐、聚乙二胺、聚乙烯醇、炔二醇聚醚及聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述石墨类材料、所述包覆用主碳源、所述包覆用协同碳源及所述助剂在所述分散液中的质量百分含量比为(2-8):1:(0.1-1):(0.03-0.1)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述石墨类材料包括人造石墨和天然石墨中的至少一种。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述糖类包括葡萄糖、蔗糖、果糖、纤维素和淀粉中的至少一种。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述含非碳杂原子的化合物包括多巴胺、苯胺、邻甲苯胺、吡啶、氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮、单宁酸、柠檬酸中的至少一种

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,碱性混合液的pH值为8-9。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述形成碳包覆石墨前驱体的步骤中,

9.一种碳包覆石墨复合材料,其特征在于,采用权利要求1-8任一项所述的制备方法得到,其特征在于,所述碳包覆石墨复合材料包括碳包覆层及石墨层,所述碳包覆层连续的均匀的包覆于所述石墨层;

10.一种电池负极,其特征在于,包括如权利要求9所述的碳包覆石墨复合材料。

...

【技术特征摘要】

1.一种碳包覆石墨复合材料的制备方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述助剂包括聚丙烯酸酯、壳聚糖、壳聚糖衍生物、藻酸盐、聚乙二胺、聚乙烯醇、炔二醇聚醚及聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述石墨类材料、所述包覆用主碳源、所述包覆用协同碳源及所述助剂在所述分散液中的质量百分含量比为(2-8):1:(0.1-1):(0.03-0.1)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述石墨类材料包括人造石墨和天然石墨中的至少一种。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述得到分散液的步骤中,所述糖类包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:张强唐城李泽珩
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:

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