[发明专利]石墨负极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料具有以下特征：

(1)所述石墨负极材料的总孔体积≤0.02cm³/g；

(2)所述石墨负极材料中，孔径≤2nm的微孔的孔体积与所述石墨负极材料的总孔体积之比≥30％；

(3)所述石墨负极材料的表面硅的含量为0.27-1wt％。

2.根据权利要求1所述的石墨负极材料，其中，所述石墨负极材料的总孔体积为0.0001-0.02cm³/g，优选为0.0001-0.01cm³/g。

3.根据权利要求1或2所述的石墨负极材料，其中，所述石墨负极材料中，孔径≤2nm的微孔的孔体积与所述石墨负极材料的总孔体积之比为50-100％，优选为60-100％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的石墨负极材料，其中，所述石墨负极材料的比表面积≤5m²/g，优选为0.1-4m²/g，更优选为1-3m²/g。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的石墨负极材料，其中，所述石墨负极材料的表面硅含量为0.28-1.5wt％，优选为0.30-1wt％。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的石墨负极材料，其中，所述石墨负极材料包含煤基石墨的第一相碳和无定形碳的第二相碳。

7.根据权利要求6所述的石墨负极材料，其中，以所述石墨负极材料的总重量为基准，所述第一相碳的含量为70-99wt％，所述第二相碳的含量为1-30wt％。

8.一种石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将煤进行粉碎，得到煤颗粒；

(2)将所述煤颗粒进行石墨化，得到石墨化材料；

(3)在加热和搅拌条件下，将所述石墨化材料、第一改性剂和第二改性剂进行混合改性，得到所述石墨负极材料。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述煤满足以下条件：镜质组反射率≥2，挥发分≤10wt％；灰分≤15wt％；

优选地，所述煤满足以下条件：

镜质组反射率≥2.3；挥发分≤10wt％；灰分≤10wt％。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，步骤(2)中，所述石墨化的条件包括：控制石墨化设备中，变压器的实际最大送电功率为≥5,000kW，实际最大送电功率的持续送电时间为0.5-100h；

优选地，所述石墨化的条件包括：控制石墨化设备中，变压器的实际最大送电功率为5,000-50,000kW，实际最大送电功率的持续送电时间为10-80h。

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述第一改性剂为中间相沥青；所述第二改性剂选自石油沥青、煤沥青、氧化沥青和高分子聚合物中的至少一种；

优选地，所述第一改性剂满足以下条件：第一改性剂的软化点≥150℃，优选为200-400℃；第一改性剂的中间相含量≥40wt％，优选为50-100wt％；

优选地，所述第二改性剂满足以下条件：第二改性剂软化点≥100℃，优选为150-400℃

优选地，所述石墨化材料的用量为30-99.9wt％，所述第一改性剂与所述第二改性剂的总用量为0.1-30wt％，所述第一改性剂与所述第二改性剂的用量比为0.1-10:1；

优选地，所述石墨化材料的用量为20-99wt％，所述第一改性剂与所述第二改性剂的总用量为1-20wt％，所述第一改性剂与所述第二改性剂的用量比为0.2-5:1。