[发明专利]一种改性石墨负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改性石墨负极材料及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：在保护性气氛下，将提纯后的石墨进行烧结，得到所述改性石墨负极材料；所述石墨为天然石墨；所述提纯的方式为酸处理。本发明通过进行保护性气氛下的烧结提高其pH值，优化了天然石墨经过酸处理提纯后的工艺，避免了大量酸液的排放，节约生产成本，加快了生产效率，且改善了电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池石墨负极材料技术制造领域，涉及一种改性石墨负极材料的制备方法，尤其涉及一种改性石墨负极材料及其制备方法负极片和应用。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小和环境友好等优点，已被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车中。商业化的锂离子电池负极材料主要采用天然石墨、人造石墨、软碳和硬碳等碳负极材料，因其具有原料廉价易得、导电性好和输出电压高等优点。随着动力电车行业的发展，动力电池对锂离子电池负极材料的能量密度、首次库伦效率、倍率性能以及高低温循环性能方面提出了更高的要求。开发一款低成本和各项性能优异的天然石墨负极材料成为行业研究的热点。

天然石墨提纯主要使用氢氟酸法，在提纯过程中会引入HF、HNO₃和HCl等大量的强酸，提升天然石墨的碳含量的同时，导致了提纯后的天然石墨自身pH过低。为解决这一问题，需对提纯后的天然石墨进行氧化或使用大量去离子水进行清洗，除增加生产成本外，还会额外产生大量酸水，目前国内环保要求严格，额外产生的污水需处理达标后方能排出，增加了大量污水处理成本及时间成本。

CN 112723352A公开一种高pH值的石墨加工工艺，包括将原料进行两次反应提纯后，投入稀氨水反应罐中反应，反应后产物经离心洗涤、闪蒸以及除磁后得到高pH值的石墨产品。该发明通过优化原有球形石墨的提纯生产工艺，通过引入氨水反应罐，使得在生产线中直接制备符合用户直接需求的球形石墨，并且避免了对球形石墨新引入杂质离子，从而提升球形石墨的电导率，得到得纯化高pH球形石墨的稳定性也更高。

CN 110817855A公开了一种改性天然石墨负极材料的制备方法。先对天然石墨同时进行提纯及氧化扩层，分离过滤出固态物后并洗涤干燥，再对天然石墨进行整形处理得到类球形石墨粉，然后将有机包覆剂包覆于类球形石墨粉的表面上，冷却至室温后取出，在惰性气氛保护下进行高温炭化，冷却至室温后即得改性天然石墨。该发明的制备方法能够有效改善天然石墨负极材料的高倍率充放电性能及首次库伦效率，且工艺简单易控，成本低，易于工业化生产。

以上技术方案中虽对天然石墨进行了提纯改性，但是，收率低，导致成本较高，不容易实现工业化生产，且CN 110817855A无法保证石墨表面的高pH值。

因此，开发一种快速提升纯化后天然石墨pH的方法，且节约生产成本并且加快生产效率，是锂离子电池石墨负极材料技术制造领域亟需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种改性石墨负极材料及其制备方法和应用，通过进行保护性气氛下的烧结提高其pH值，优化了天然石墨提纯后的工艺，避免了大量酸液的排放，节约生产成本，加快了生产效率，且改善了电池的循环性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种改性石墨负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

在保护性气氛下，将提纯后的石墨进行烧结，得到所述改性石墨负极材料；

所述石墨为天然石墨；所述提纯的方式为酸处理。

本发明通过进行保护性气氛下的烧结提高其pH值，优化了天然石墨经过酸处理提纯后的工艺，避免了大量酸液的排放，节约生产成本，加快了生产效率，且改善了电池的循环性能。