[发明专利]石墨包覆剂、包覆改性石墨材料、电池及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种石墨包覆剂、包覆改性石墨材料、电池及其制备和应用。石墨包覆剂的制备方法包括如下步骤：在保护气氛下，富芳馏分经减压热处理，加压热处理，粉碎，即可。采用该石墨包覆剂制得包覆改性石墨材料；以该包覆改性石墨材料作为负极材料制得的锂离子电池倍率性能佳，快充性能好，并且循环性能优异；作为动力电池在乘用车领域应用时，可满足快充需求。

技术领域

本发明涉及一种石墨包覆剂、包覆改性石墨材料、电池及其制备和应用。

背景技术

石墨作为现有常用的锂离子电池负极材料，有充放电电压平台低、循环稳定性高、成本低等优点；随着市场对快充类纯电动车的巨大需求及国家对快充类电动车补贴的出台，要求电动车具有长续航和快速充放电的性能，但石墨材料的层间距较小，无法满足大倍率电流的充电，容易出现析锂现象，严重影响电池的容量和安全性能。

提高石墨材料倍率性能的主要路线有颗粒设计和表面包覆，其中颗粒设计包括小颗粒化和二次颗粒化，主要通过缩短锂离子的传输路径和增加锂离子的传递通道，实现快充性能的提升；表面包覆则是在石墨表面形成一种无定型炭，增加石墨表面碳层的层间距，降低锂离子在石墨表面的传递阻力和传输通道，增加快充性能。但目前，通过颗粒设计和表面包覆方法制得的锂离子电池负极材料的快充性能的提升效果仍然受限；例如，树脂类包覆剂与石墨的亲和力差，容易包覆不均匀；以沥青为包覆剂时，包覆后碳化易出现结块现象，制得的负极材料的倍率性能还有改善空间，片层取向度较大，普遍在10～15之间，均无法满足快充类电动车的需求。

因此，本领域亟需开发一种倍率性能理想，循环性能佳，制备工艺简单的锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中通过颗粒设计和表面包覆方法制得的锂离子电池负极材料快充性能的提升效果仍然受限，无法满足快充类电动车需求的缺陷，而提供一种石墨包覆剂、包覆改性石墨材料、电池及其制备和应用。采用该石墨包覆剂制得包覆改性石墨材料；以该包覆改性石墨材料作为负极材料制得的锂离子电池倍率性能佳，快充性能好，并且循环性能优异；作为动力电池在乘用车领域应用时，可满足快充需求。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种石墨包覆剂的制备方法，其包括如下步骤：在保护气氛下，富芳馏分经减压热处理，加压热处理，粉碎，即可。

本发明中，所述富芳馏分中包括芳烃化合物。

其中，所述富芳馏分中，所述芳烃化合物的质量百分数为90％以上。

本发明中，所述富芳馏分中还可进一步包括胶质、沥青质和杂质。

其中，所述胶质和所述沥青质的总质量百分数可为小于或等于3.5％，较佳地为3％～3.2％。

其中，所述杂质可为制备所述富芳馏分过程中常规产生的杂质，一般可为金属。

其中，所述杂质的质量百分数可为小于或等于1％，较佳地为0.5％～0.6％，例如0.55％。

本发明中，所述富芳馏分的制备方法可为本领域常规，一般包括如下步骤，采用溶剂对催化裂化油浆进行多级萃取，即可。

其中，所述催化裂化油浆可为本领域常规使用的催化裂化油浆，一般可为锦州石化公司、益大石化公司、大庆石化公司、抚顺石化公司或中国石油辽河油田公司生产的催化裂化油浆。

其中，所述溶剂可为本领域该类操作常规使用的溶剂，一般可为糠醛和/或N-甲基吡咯烷酮。

其中，所述溶剂与所述催化裂化油浆的质量比可为本领域常规，较佳地为(0.5～2)：1，更佳地为(1～2)：1。

其中，所述多级萃取的条件和方法可为本领域该类操作常规的条件和方法，一般可在萃取塔中进行。