【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，本专利技术涉及一种改性石墨负极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池作为一种重要的储能装置，被广泛应用于消费电子、电动交通和储能等领域。作为锂离子电池的常见负极材料，石墨材料具有高能量密度、长循环寿命、价格低廉和环境友好等优点。然而，石墨材料仍然存在倍率性能差和析锂的问题。
2、现有技术的解决方案主要是通过在石墨表面包覆一层导电物质，如碳纳米管、金属纳米颗粒等，可以有效提高电子电导率，降低电荷转移电阻，提高锂的扩散系数。此外，还有一些研究通过在石墨表面包覆一层单独的固体电解质，以单独提高离子电导率。然而，现有的包覆方法存在包覆不均匀的问题，这会导致石墨材料性能不稳定，影响电池的性能。其次，现有的包覆方法如磁控溅射等往往成本较高，这限制了其在大规模生产中的应用，再如球磨混料高温煅烧法虽然能使最终获得的电池负极材料具有高的导电性，且固态锂离子电池展现出高的放电容量和长的循环稳定性，但球磨会增大石墨片层的层间距，体积膨胀大，甚至会严重影响负极材料及电池的体积能量密度。最后，负极表面的电化学反应需要兼顾离子电子混合电导，而现有的包覆方案往往无法同时提高电子电导率和离子电导率，这限制了电池的倍率充放电性能，导致其析锂问题出现。
3、因此，如何改善石墨表面的电化学反应过程，提高电极反应动力学，成为了石墨材料制备
的重要研究方向。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种改性石墨负极材料及其制
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种改性石墨负极材料，所述改性石墨负极材料包括石墨基体材料以及包覆于所述石墨基体材料表面的包覆层；所述包覆层包括复合材料，所述复合材料包括柔性高分子材料与无机固体电解质。
4、本专利技术中，无机固体电解质均匀分散于柔性高分子材料中共同附着在石墨基体表面，柔性高分子材料提升了无机固体电解质的机械性能，降低了其与石墨基体材料的界面阻抗，增强了无机固态电解质与石墨基体材料的附着力，无机固体电解质提高了石墨基材料的离子电导率，提高了锂离子传输速率。两种材料协同配合，改善了石墨基体材料的离子电导率和循环稳定性，从而提升了石墨负极材料的充放电倍率和长循环性能。
5、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
6、优选地，所述石墨基体材料的表面包括孔隙结构和缺陷结构。
7、需要说明的是，本专利技术中的缺陷结构是指石墨基体材料中的原子空位缺陷和边缘缺陷。
8、本专利技术中，石墨基体材料表面的孔隙结构和缺陷结构，增加了复合材料的附着位点，进一步地增强了包覆层与石墨基体材料的附着力，从而得到了循环稳定性更高的石墨负极材料。
9、优选地，所述柔性高分子材料与无机固体电解质的质量比为(0.8～1.2):1，例如0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1或1.2:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
10、本专利技术中，调控所述柔性高分子材料与无机固体电解质的质量比为(0.8～1.2):1，能够更好地发挥两者的协同作用，在石墨基体材料的表面形成更有利于离子吸附和脱附的环境，提高了负极材料的循环稳定性。
11、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的改性石墨负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
12、混合待改性石墨材料、柔性高分子材料和无机固体电解质，进行包覆处理，得到所述改性石墨负极材料。
13、本专利技术提供的制备方法操作简单，无需复杂的处理过程，适用于大规模生产。
14、优选地，先对石墨材料进行表面氧化处理，得到待改性石墨材料。
15、需要说明的是，本专利技术不对石墨材料的来源进行限定，可直接购买得到未进行任何处理的天然石墨或人造石墨，也可采用现有技术方案制备得到的石墨材料，本领域技术人员依据实际需求进行适应性选择和调整即可。
16、本专利技术中，将石墨材料进行表面氧化处理后，实现了对石墨材料表面的深度刻蚀，从而使得待改性石墨材料表面具有一定的孔隙结构和/或缺陷结构，利于后续柔性高分子材料和无机固体电解质材料的附着，更好地提升了石墨负极材料的循环稳定性。
17、进一步地，本专利技术中的氧化处理的具体方法为常规技术方案，本领域技术人员合理范围内可获知的用于石墨材料的表面氧化处理的方法，本专利技术均适用；例如所述表面氧化处理方法包括但不限于水热法、高温热处理法、热化学插层法或直接氧化法中的至少一种等。
18、示例性地，本专利技术提供一种具体的石墨材料的表面氧化处理的方法，所述方法包括：
19、通入含氧气体，对石墨材料的表面进行高温热处理，得到待改性石墨材料。
20、可选地，所述含氧气体包括二氧化碳、氧气、臭氧或空气中的至少一种等。
21、可选地，所述高温热处理的方法包括先升温至第一阶段，然后降温至第二阶段。
22、可选地，所述升温速率为1～5℃/min，例如1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min等，所述第一阶段的温度为800～1200℃，例如800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃等，所述第一阶段的保温时间为5～20h，例如5h、8h、10h、13h、15h、18h或20h等。
23、可选地，所述降温速率为1～5℃/min，例如1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min等，所述第二阶段的温度为500～700℃，例如500℃、600℃或700℃等，所述第二阶段的保温时间为5～20h，例如5h、8h、10h、13h、15h、18h或20h等。
24、优选地，所述待改性石墨材料的d50为10～20μm，例如10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25、优选地，所述柔性高分子材料和无机固体电解质的总质量与所述待改性石墨材料的质量之比为(1～5):100，例如1:100、1.5:100、2:100、2.5:100、3:100、3.5:100、4:100、4.5:100或5:100等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
26、本专利技术中，所述柔性高分子材料和无机固体电解质的总质量与所述待改性石墨材料的质量之比为(1～5):1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性石墨负极材料，其特征在于，所述改性石墨负极材料包括石墨基体材料以及包覆于所述石墨基体材料表面的包覆层；所述包覆层包括复合材料，所述复合材料包括柔性高分子材料与无机固体电解质。
2.根据权利要求1所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述石墨基体材料的表面包括孔隙结构和缺陷结构；
3.一种如权利要求1或2所述的改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，先对石墨材料进行表面氧化处理，得到待改性石墨材料；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述柔性高分子材料和无机固体电解质的总质量与所述待改性石墨材料的质量之比为(1～5):100。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述柔性高分子材料包括导电柔性高分子材料和/或非导电柔性高分子材料；
7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的原料还包括溶剂；
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述柔性高分子材料包括非导电柔性高分子材料
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1或2所述的改性石墨负极材料或如权利要求3-9任一项所述的制备方法制备得到改性石墨负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种改性石墨负极材料，其特征在于，所述改性石墨负极材料包括石墨基体材料以及包覆于所述石墨基体材料表面的包覆层；所述包覆层包括复合材料，所述复合材料包括柔性高分子材料与无机固体电解质。
2.根据权利要求1所述的改性石墨负极材料，其特征在于，所述石墨基体材料的表面包括孔隙结构和缺陷结构；
3.一种如权利要求1或2所述的改性石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，先对石墨材料进行表面氧化处理，得到待改性石墨材料；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述柔性高分子材料和无机固体电解质的总质量与所述待改性石墨材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：何礼强，翟坤，唐洪伟，韩梦夷，杨乘宇，王志勇，
申请(专利权)人：湖南中科星城石墨有限公司，
类型：发明
国别省市：
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