一种负极极片用复合材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112436125A(43)申请公布日2021.03.02(21)申请号202011379480.9C01B32/05(2017.01)(22)申请日2020.11.30C01B32/205(2017.01)C01B35/02(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人赵晓锋(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/133(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种负极极片用复合材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种负极极片用复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料包括内核和外壳；其中所述内核为石墨，所述外壳为硼掺杂硬碳包覆层，外壳和内核通过化学键合形成复合材料，可以提高材料的压实密度，有利于锂离子的传输，提高其材料的克容量发挥，应用于锂离子电池中，可进一步提高电池的首次效率，并且本发明所述复合材料的结构稳定性好，循环过程对材料的结构破坏作用小，结构稳定，从而可大幅提升锂离子电池的循环性能。CN112436125ACN112436125A权利要求书1/2页1.一种负极极片用复合材料，其特征在于，所述复合材料包括内核和外壳；其中所述内核为石墨，所述外壳为硼掺杂硬碳包覆层。2.如权利要求1所述的负极极片用复合材料，其特征在于，以所述复合材料的质量为100％计，所述硼掺杂硬碳包覆层的质量分数为0.5～2％；优选地，所述石墨的质量分数为98～99.5％。3.如权利要求1或2所述的负极极片用复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将酚醛树脂置于三氯化硼和惰性气体的混合气氛下加热后添加到N-甲基吡咯烷酮中，得到硼掺杂酚醛树脂溶液；(2)将石墨粉置于浓硫酸及高锰酸钾的混合液中进行氧化处理，然后稀释，加入过氧化氢过滤后洗涤至中性，经干燥得到氧化石墨；(3)将步骤(2)得到的氧化石墨添加到步骤(1)得到的硼掺杂酚醛树脂溶液中，混合均匀后搅拌，经干燥、粉碎后得到包覆好的材料；(4)将步骤(3)得到的包覆好的材料经加热、降温、粉碎、石墨化后得到所述的负极极片用复合材料。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的酚醛树脂为碱性酚醛树脂；优选地，所述惰性气体包括氩气和/或氮气；优选地，所述加热的温度为800～1000℃；优选地，所述加热的时间为30～120min；优选地，所述硼掺杂酚醛树脂溶液的质量浓度为1～10wt.％。5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化处理的温度为25～100℃；优选地，所述氧化处理的时间为1～48h；优选地，所述稀释的稀释剂包括水；优选地，所述过氧化氢的浓度为1～10wt％；优选地，所述洗涤的洗涤剂包括稀盐酸和去离子水；优选地，所述稀盐酸的浓度为1～20wt％；优选地，所述石墨粉、去离子水和过氧化氢的质量比为10:(100～300):(1～10)。6.如权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述氧化石墨和硼掺杂酚醛树脂溶液的质量比为2:(1～2)；优选地，所述搅拌的设备包括高速混料机；优选地，所述搅拌的速度为100～1000r/min；优选地，所述搅拌的温度为100～300℃；优选地，所述搅拌的时间为1～6h。7.如权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述加热在惰性气氛下进行；优选地，所述加热的设备包括管式炉；优选地，所述加热的升温速率为1～10℃/min；2CN112436125A权利要求书2/2页优选地，所述热的温度为600～1000℃；优选地，所述加热的时间为1～6h；优选地，所述降温的温度为室温；优选地，所述石墨化在惰性气氛下进行；优选地，所述石墨化的温度为2500～3000℃；优选地，所述石墨化的时间为48-480h。8.如权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将酚醛树脂置于三氯化硼和惰性气体的混合气氛下，在800℃～1000℃下加热30～120min，之后添加到N-甲基吡咯烷酮中，得到1～10wt.％的硼掺杂酚醛树脂溶液；(2)将石墨粉置于浓硫酸及高锰酸钾的混合液中，在25～100℃下氧化1～48h后，用水稀释，加入过氧化氢后过滤，再用稀盐酸和去离子水洗涤至中性，干燥后得到氧化石墨；(3)将步骤(2)得到的氧化石墨添加到步骤(1)得到的硼掺杂酚醛树脂溶液中，混合均匀后转移到高