[发明专利]石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池

说明书

本申请公开了一种石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池，石墨材料制备方法包括将天然石墨进行膨胀处理得到膨胀石墨，然后将膨胀石墨进行多孔道处理，使膨胀石墨具有多孔道结构。本申请通过化学试剂对天然石墨进行膨胀处理，使天然石墨扩大层间距得到膨胀石墨，膨胀石墨扩大的层间距为负极材料提供膨胀空间；然后采用空气氧化法使膨胀石墨具有多孔道结构，多孔道结构进一步扩充了膨胀石墨层间距的深度，进一步扩大了为负极材料提供的膨胀空间，能够有效避免动力电池电芯厚度增加，保证了动力电池的性能和安全。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，更具体地，涉及一种石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池。

背景技术

近年来，国家对新能源汽车的推广力度与日俱增，动力电池作为电动汽车的“心脏”也成为了人们关注的焦点。经过几代的技术更新和材料更替，现有动力电池已形成了以石墨为负极，铁锂体系/三元体系为正极、电解液及隔膜的完整体系。

随着对电池的研究地不断深入，发现现有的电池在充放电过程中，电芯的体积会产生变化，这种体积变化我们称之为膨胀。具体表现为，在充电过程中，电芯厚度会增加，而在放电过程中，电池的厚度会逐渐减少，膨胀状态得以恢复。而随着循环次数的增加，电芯的厚度在整体上会呈现一个上升趋势，这种趋势往往是不可逆的，当其厚度达到一定程度时电池的性能和安全都会受到严重威胁。同时，随着电动汽车日渐走入家庭，在我们日常生活中的占比越来越大，动力电池充电难、充电慢的问题也日渐突显出来，如何提升电池的充电速率也成了亟待解决的问题。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池，至少解决了动力电池电芯厚度增加，影响动力电池的性能和安全的问题。

根据本申请的第一方面，提供了一种动力电池负极的石墨材料制备方法，包括如下步骤：

膨胀处理：

将天然石墨、硝酸盐与浓酸混合，形成第一混合物质；

将所述第一混合物质与氧化剂溶液混合进行第一热处理后降至室温，形成第二混合物质；

将所述第二混合物质与插层剂溶液混合形成第三混合物质，将所述第三混合物质清洗并分离出固体物质，将所述固体物质加温干燥得到膨胀石墨；

多孔道处理：

将所述膨胀石墨通过干燥空气流进行第二热处理，使在膨胀石墨上形成多孔道结构。

可选地，所述天然石墨为颗粒状或者块状，所述天然石墨的粒径分布范围为10μm-30μm。

可选地，所述硝酸盐包括硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵和硝酸钙中的一种或者几种的混合；其中，

所述浓酸包括浓硫酸、浓硝酸或者浓硫酸与浓硝酸的混合；所述氧化剂包括重铬酸钾、高氯酸钾和高锰酸钾中的一种或者几种的混合。

可选地，所述硝酸盐与所述天然石墨质量比的取值范围为0.05：1-0.3：1。

可选地，所述硝酸盐与所述氧化剂质量比的取值范围为0.8：1-1.2：1。

可选地，所述第一热处理包括将温度提升至75℃-95℃并保温，保温时长为60min-120min。

可选地，所述加温干燥包括将温度提升至650℃-750℃并保温，保温时长为180min-360min。

可选地，所述干燥空气流的温度为500℃-800℃，持续时间为40min-90min。

可选地，多孔道处理前，通过筛网对膨胀石墨进行过筛处理，所述筛网为250目-460目。

可选地，所述膨胀石墨与对应的所述天然石墨的粒径变化范围为2％-5％。