【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种改性石墨材料及其制备方法、应用和电池。
技术介绍
1、在锂离子电池领域，负极材料的性能直接影响电池的整体性能和使用寿命。石墨作为传统的负极材料，因其优良的导电性和稳定的结构广泛应用。然而，石墨材料在高倍率充放电和循环过程中容易出现电解液渗透、结构膨胀和容量衰退等问题，限制了其应用的进一步发展。
2、为了解决这些问题，表面包覆技术被提出作为一种有效的改进方法。通过在石墨材料表面包覆一层保护膜，可以增强其电化学性能，改善其循环稳定性。其中，纳米氧化铝膜因其优异的机械强度和化学稳定性，成为一种理想的包覆材料。液相沥青作为一种具有良好黏附性的有机材料，能够有效提升负极的导电性和界面稳定性。
3、专利cn113363445a公开了一种利用网状γ-氧化铝包覆改性石墨材料的方法。该方法首先将石墨分散溶液与铝盐溶液按特定比例混合，随后加入适量的碱性物质以调节ph值，从而形成溶胶化浆料。接着，在50～120℃的条件下进行2～6h的老化反应，随后对浆料进行干燥和粉碎。最后，在惰性气氛中对前驱体进行高温煅烧，经过粉碎和筛分后即可获得改性石墨材料。这种改性石墨材料虽然能够增强负极的机械强度和化学稳定性，但其导电性相对较低，且很难控制包覆均匀性。
4、专利cn115911304a介绍了一种液相沥青包覆的石墨材料及其制备方法。该方法通过将石墨与液相沥青均匀混合，随后对表面包覆层进行高温碳化处理，最后通过筛分和除磁获得液相包覆的石墨材料。此方法的优点在于液相包覆剂流动性良好，能够实现均匀包覆。该负极材料虽
技术实现思路
1、为了解决现有技术中采用石墨材料作为负极材料的锂离子电池的热稳定性和首效较差的缺陷，本专利技术提供了一种复合石墨材料及其制备方法、应用和锂离子电池。该复合石墨材料作为负极材料应用于锂离子电池中，所得锂离子电池不仅具有优异的首效和循环性能，且放电容量、倍率性能、动力学性能较好。
2、本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：
3、本专利技术提供了一种改性石墨材料，其包括石墨材料与包覆层；所述包覆层包含氧化铝和碳。
4、所述改性石墨材料中磁性物质的含量可为0.1-0.6ppm，例如0.347ppm、0.481ppm、0.545ppm或0.532ppm。
5、所述改性石墨材料的d10可为4-6μm，例如5.31μm、5.22μm、5.16μm或5.07μm。
6、所述改性石墨材料的d50可为10-12μm，例如11.51μm、11.38μm、11.21μm或11.19μm。
7、所述改性石墨材料的d90可为31-33μm，例如32.10μm、31.46μm、31.13μm或31.01μm。
8、所述改性石墨材料的比表面积可为1.5-2.5m2/g，例如2.04m2/g、1.98m2/g、1.89m2/g或1.87m2/g。
9、本专利技术提供了一种改性石墨材料的制备方法，其包括以下步骤：
10、s1、将含有铝盐、液相沥青和溶剂的混合物经搅拌后得到复合包覆剂；所述铝盐与液相沥青的质量比为(3-7)：(5-15)；所述铝盐在25℃下的溶解度为50g/100ml以上，例如70g/100ml；
11、s2、将步骤s1所述复合包覆剂与石墨材料混合均匀，得到复合包覆剂包覆的石墨材料；
12、s3、复合包覆剂包覆的石墨材料经热处理、碳化后得到改性石墨材料；所述热处理的温度为350～500℃。
13、在本专利技术中，所述铝盐可为无水硝酸铝和/或九水合硝酸铝，例如为九水合硝酸铝。
14、在较佳的实施方案中，所述铝盐为九水合硝酸铝。九水合硝酸铝亦称硝酸铝九水合物，化学分子式为h18aln3o18，可用al(no3)3·9h2o表示。
15、为了方便储存和使用，应将九水合硝酸铝储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。包装必须密封，切勿受潮。
16、步骤s1中，所述溶剂可为本领域常规采用的溶剂。较佳地，所述溶剂可为去离子水和/或乙醇。更佳地，所述溶剂可为去离子水和乙醇，所述去离子水和乙醇的体积比可为(1-10):1，例如1:1、1.5:1、2.33:1或4:1。
17、步骤s1中，所述铝盐与溶剂的质量比可为(0.2-0.8)：1，例如0.6:1、0.5:1、0.4:1或0.3:1。
18、在具体的实施方式中，若溶剂太少，包覆剂流动性过差，导致包覆不均匀，影响材料性能；若溶剂太多，与石墨混料后，材料湿度大，后续热处理阶段会产生结块现象。
19、步骤s1中，所述铝盐与液相沥青的质量比可为6:10、5:10、4:10或3:10。
20、步骤s1中，所述液相沥青的密度可为0.5-1.5g/cm3，例如1.10g/cm3。
21、步骤s1中，所述液相沥青的硫含量可为0.15wt％以下，例如0.10wt％。
22、步骤s1中，所述液相沥青的灰分可为0.03wt％以下，例如0.01wt％。
23、其中，灰分的含义为：空气条件下，干燥的液相沥青在800±20℃下灼烧至恒重的残余物与原试样的重量比重。
24、步骤s1中，所述液相沥青的结焦值可为5-20wt％，例如5wt％、10wt％、15wt％或20wt％。所述结焦值的含义为：在加热过程中，沥青发生热分解和缩聚反应后，形成的焦炭重量与原煤沥青重量的百分比。
25、不同结焦值的稀释比例不同，为了保证沥青包覆残碳量，在一定稀释比例下需要确定结焦值。既可以保证包覆剂流动性，又可以保证残碳量。
26、步骤s1中，所述复合包覆剂残碳可为0.5wt％-2.0wt％，例如0.5wt％、1wt％、1.5wt％或2wt％。其中，残碳值过大会影响材料比表面积，降低材料性能。
27、其中，所述残碳值的含义为：受热蒸发、裂解和燃烧后形成的焦黑色残留物的质量分数。
28、残碳值过高，易发生副反应，导致性能下降。残碳值太低，快充效果提升不明显。
29、在具体的实施方案中，可用凝析油对液相沥青进行稀释，使得液相沥青的结焦值为5-20wt％。其中，所述凝析油为杉杉新材料有限公司产线碳化产物。其中，所述凝析油的主要成分是c5至c11+烃类的混合物，并含有少量大于c8的烃类以及二氧化硫、噻吩类、硫醇类、硫醚类和多硫化物等杂质。
30、步骤s1中，所述搅拌的时间可为10～20min，例如10min。
31、步骤s1中，所述搅拌的温度为本领域常规采用的温度。较佳地，所述搅拌的温度为室温，所述室温为15-30℃。
32、步骤s2中，所述石墨材料为本领域常规采用的石墨材料。所述石墨材料可为人造石墨和/或天然石墨，例如为人造石墨。
33、步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性石墨材料，其特征在于，其包括石墨材料与包覆层；所述包覆层包含氧化铝和碳。
2.如权利要求1所述改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料满足以下条件a-e中的一个或多个：
3.一种改性石墨材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
4.如权利要求3所述改性石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤S1满足以下条件a-f中的一个或多个：
5.如权利要求3所述改性石墨材料的制备方法，其特征在于，所述液相沥青的密度为0.5-1.5g/cm3，例如1.10g/cm3；
6.如权利要求3所述改性石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤S2满足以下条件a-d中的一个或多个：
7.如权利要求3所述改性石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤S3满足以下条件a-f中的一个或多个：
8.一种改性石墨材料，其特征在于，其由如权利要求3-7中任一项所述的改性石墨材料的制备方法制备得到。
9.一种如权利要求1、2和8中任一项所述的改性石墨材料作为负极材料在锂离子电池的应用。
10.一种锂离子电池，
...【技术特征摘要】
1.一种改性石墨材料，其特征在于，其包括石墨材料与包覆层；所述包覆层包含氧化铝和碳。
2.如权利要求1所述改性石墨材料，其特征在于，所述改性石墨材料满足以下条件a-e中的一个或多个：
3.一种改性石墨材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
4.如权利要求3所述改性石墨材料的制备方法，其特征在于，步骤s1满足以下条件a-f中的一个或多个：
5.如权利要求3所述改性石墨材料的制备方法，其特征在于，所述液相沥青的密度为0.5-1.5g/cm3，例如1.10g/cm3；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李斌斌，吴仙斌，李富营，蒋守鑫，
申请(专利权)人：上海杉杉新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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