CN112811418B - 快充型复合石墨材料及制备方法和应用、锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快充型复合石墨材料及其制备方法和应用、锂离子电池,该制备方法包括以下步骤:S1、将石墨骨料和软碳前驱体混合,经第一热处理,得前驱体A;S2、将前驱体A和硬碳前驱体混合,经第二热处理,得前驱体B;S3、将前驱体B经碳化处理,即可;第一热处理的升温方式采用程序升温;第二热处理的升温方式采用程序升温。本发明的制备方法易于量产化、生产过程简单且易于管控。本发明制备得到的快充型复合石墨材料兼具了高能量密度和快充性能的特点。含有本发明的石墨材料的锂离子电池具有容量高、首效发挥好、不析锂的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种快充型复合石墨材料及其制备方法和应用、锂离子电池。
背景技术
锂离子电池自首次实现商业化应用以来,目前已经成为世界公认的一种绿色能源。众所周知,目前商业化的锂离子电池负极材料中,碳材料因其具有较高的能量密度、优异的循环性能、成熟的制备技术等特点,是锂离子电池中主流应用的负极材料。然而,随着新能源行业的快速发展,特别是5G信息化开始普及以来,在消费电子领域人们对锂离子电池提出了更高的要求,在追求高能量密度的同时也要求兼顾更高的快充性能。虽然石墨材料本身具备良好的导电性、优异的化学稳定性,但是因其理论层间距小,在保证高能量密度的前提下无法满足大电流快充,石墨材料也特别容易析锂,严重影响电池的使用寿命且存在安全隐患。
目前市场应用的高能量密度石墨类负极材料,为了获得更高的能量密度,其多具有很高的趋向性,因此进一步限制了其快充性能的发挥。如何在保证一定能量密度的前提下,提升石墨材料的快充性能,首先需要解决高趋向性这一难题。目前,降低高趋向性的常用途径包括颗粒结构设计和表面包覆修饰,颗粒结构设计包括骨料大小的设计、造粒程度的设计、造粒强度的设计等;表面包覆修饰包括包覆改性和表面掺杂改性,其均可在一定程度上提升快充性能。
近年来,有诸多的改性处理技术不断涌现。
中国专利CN110642247A同时采用了颗粒结构设计和颗粒表面包覆修饰技术,但上述改性操作均是在石墨化处理前进行的,这导致引入的无定型碳层在高温石墨化过程中基本转变为石墨层,层间距同常规石墨基本一致。此时倍率的提升主要靠石墨化处理前的二次颗粒结构设计,但是其最终性能与石墨相差不大,快充性能的提升空间有限。
中国专利CN111115622A采用喷雾干燥和炭化工序对人造石墨负极材料进行颗粒的二次结构设计和表面包覆修饰,由于目前使用喷雾干燥的成本太高,在石墨类材料方面很难大规模应用,同时该工艺也是在高温石墨化处理前引入无定型碳层,导致其最终性能的提升空间有限。
中国专利CN102299308A采用原位催化生长网状碳纳米管和碳纳米纤维的方式对人造石墨负极材料的表面进行改性,用于提升快充性能,但是此方法引入了金属催化剂,而后续操作中很难完全去除上述的金属催化剂,同时该方法工序过于繁琐,不利于大规模应用,进一步地,由于改性后的负极材料的比表面积大,不利于锂离子电池首效的发挥。
中国专利CN111675212A采用颗粒结构设计与包覆修饰同步进行的方式来改善快充性能,在该专利中工艺得到了简化,但是在造粒过程中将一种碳源同步进行两种形式的无定型碳转化,存在过程管控难的问题,同时在中温条件下通入氧气进行氧化,存在难以量产的风险,进一步地,产生的无定型碳经高温石墨化处理后,基本转化为石墨层,倍率提升的空间有限。
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人造石墨负极材料无法同时具有优异的高能量密度和快充性能以及生产方法难以大规模应用、难于管控的问题,从而提供了一种快充型复合石墨材料及其制备方法和应用、锂离子电池。本发明的复合石墨材料兼顾高能量密度和超高快充性能,应用于电池时具有快充性能效果佳、不析锂的特点;该复合石墨材料的制备方法易于量产化、生产过程简单。
本发明主要是通过以下技术手段解决上述技术问题的:
本发明提供一种快充型复合石墨材料的制备方法,其包括以下步骤:
S1、将石墨骨料和软碳前驱体混合,经第一热处理,得前驱体A;
S2、将前驱体A和硬碳前驱体混合,经第二热处理,得前驱体B;
S3、将前驱体B经碳化处理,即可;
所述第一热处理的升温方式采用程序升温;所述程序升温包括第一恒温段10~40℃、第二恒温段250~400℃和第三恒温段550~700℃;
所述第二热处理的升温方式采用程序升温;所述程序升温包括第一恒温段10~40℃和第二恒温段200~400℃。
步骤S1中,较佳地,所述石墨骨料的Dv10为3.0~7.0μm,Dv90为11.0~18.0μm;更佳地,所述石墨骨料的Dv10为3.5~5.5μm,Dv90为12.0~16.0μm。
石墨材料本身具有一定的能量密度,但石墨骨料的粒径会影响锂离子的扩散速率。
所述石墨骨料可为本领域常规的人造石墨骨料和/或天然石墨骨料,较佳地为人造石墨骨料。
所述人造石墨骨料可采用本领域常规的方法制备,一般包括:将原料经粉碎处理得到物料A,将所述物料A经整形分级处理得到物料B;将物料B经石墨化处理得到物料C;将所述物料C进行筛分处理。
其中,所述人造石墨骨料的原料较佳地为针状焦。
所述粉碎处理可采用本领域常规的方法进行。一般地,将物料粉碎为颗粒即可。
所述整形分级处理可采用本领域常规的方法进行。一般地,所述整形分级处理可在连续式或间歇式整形分级设备中进行。所述整形分级处理有助于改善所述针状焦的长径比和球形度,再直接进行所述石墨化处理,有助于保证骨料本身的高能密度特性。
较佳地,所述物料B的Dv10为3.0~6.0μm,Dv90为11.0~18.0μm,更佳地,所述物料B的Dv10为4.0~5.0μm,Dv90为13.0~15.0μm。
所述石墨化处理的温度较佳地为不小于2600℃,更佳地为不小于2900℃。
所述筛分处理可采用本领域常规的方法进行。一般地,所述筛分处理可在超声振动筛中进行。
步骤S1中,较佳地,所述软碳前驱体为沥青。所述沥青的结焦值较佳地为小于等于65,例如50。
所述软碳前驱体可为结焦值小于等于65的一种沥青或不同种沥青的混合物。
步骤S1中,较佳地,所述石墨骨料与所述软碳前驱体的质量比为(4~99):1,更佳地为(10~99):1,例如92:8。
步骤S1中,较佳地,所述前驱体A的Dv50为9~15μm。
步骤S1中,较佳地,所述第一恒温段的保温时间为30~120min。
步骤S1中,较佳地,所述第二恒温段的保温时间为60~180min。
步骤S1中,较佳地,所述第三恒温段的保温时间为60~180min。
在一较佳的实施方案中,所述第一热处理包括:第一恒温段为25℃,保温时间为30min;第二恒温段为350℃,保温时间为90min;第三恒温段为550℃,保温时间为90min。
步骤S1中,较佳地,所述第一热处理的升温速率为2~10℃/min,更佳地为2~6℃/min。
步骤S1中,较佳地,所述第一热处理的气体氛围为惰性气体氛围。
所述惰性气体氛围可为本领域常规。所述惰性气体氛围一般为在所述第一热处理时不与物料发生反应的气体所形成的氛围,不局限于惰性气体形成的氛围,还可为氮气氛围。
步骤S1中,较佳地,在所述第一热处理后将温度降至室温。
所述软碳前驱体的流动性会随温度发生变化,并且所述软碳前驱体具有较高的残碳量,通过程序升温的升温方式,可以实现在石墨表面构建无定型软碳网络结构的同时进行造粒的目的,使负极材料的结构更为稳定,无定型软碳网络结构更为均匀。
步骤S2中,较佳地,所述硬碳前驱体为焦油。所述焦油的结焦值较佳地为小于等于20;所述焦油的密度较佳地为0.9~1.3g/cm³;所述焦油的闪点较佳地为60℃~100℃;所述焦油的灰分较佳地<0.1%。
步骤S2中,较佳地,所述前驱体A与所述硬碳前驱体的质量比为(4~99):1,更佳地为(10~99):1,例如92:8。
步骤S2中,较佳地,所述前驱体B的Dv50为9~15μm。
步骤S2中,较佳地,所述第一恒温段的保温时间为10~60min。
步骤S2中,较佳地,所述第二恒温段的保温时间为60~180min。
在一较佳的实施方案中,所述第二热处理包括:第一恒温段为25℃,保温时间为15min;第二恒温段为300℃,保温时间为90min。
步骤S2中,较佳地,所述第二热处理的升温速率为2~10℃/min,更佳地为2~6℃/min。
步骤S2中,较佳地,所述第二热处理的气体氛围为惰性气体氛围。
所述惰性气体氛围可为本领域常规。所述惰性气体氛围一般为在所述第二热处理时不与物料发生反应的气体所形成的氛围,不局限于惰性气体形成的氛围,还可为氮气氛围。
步骤S2中,较佳地,在所述第二热处理后将温度降至室温。
步骤S2的操作,也即硬碳的包覆修饰工序,降低硬碳的用量的同时能保证硬碳的均匀修饰,在提升快充性能的前提下,保证首效的发挥。
本发明中,步骤S1和步骤S2可在本领域常规的设备中进行,该设备可使物料混合并对物料进行热处理即可。较佳地,步骤S1和步骤S2在捏合机中进行。
其中,所述捏合机转速较佳地为5~40Hz。
较佳地,所述第一热处理和所述第二热处理时捏合机的转速不同。
在所述第一热处理的过程中,所述第一恒温段对应的捏合机转速较佳地为5~30Hz;所述第二恒温段对应的捏合机转速较佳地为10~35Hz;所述第三恒温段对应的捏合机转速较佳地为10~35Hz。
在所述第二热处理的过程中,所述第一恒温段对应的捏合机转速较佳地为10~40Hz;所述第二恒温段对应的捏合机转速较佳地为10~35Hz。
步骤S3中,所述碳化处理的设备可为本领域常规。一般地,所述碳化处理可在箱式碳化炉或辊道窑碳化设备中进行。
较佳地,所述碳化处理的温度为800~1500℃,更佳地为900~1300℃。
较佳地,所述碳化处理的时间为180~360min。
较佳地,所述碳化处理的气体氛围为惰性气体氛围。
所述惰性气体氛围可为本领域常规。所述惰性气体氛围一般为在所述碳化处理时不与物料发生反应的气体所形成的氛围,不局限于惰性气体形成的氛围,还可为氮气氛围。
步骤S3中,较佳地,所述制备方法还包括在所述碳化处理后,对得到的物料进行筛分处理。
其中,所述筛分处理可采取本领域常规方法进行。一般地,所述筛分处理可在超声振动筛中进行。
其中,较佳地,所述筛分处理的目数为300~450目,更佳地为350目。
本发明还提供了一种快充型复合石墨材料,其根据前述的快充型复合石墨材料的制备方法制备得到。
所述快充型复合石墨材料较佳地具有以下性能:中值粒径Dv50为8.5~14.5μm;Dv99≤32μm;比表面积为0.7~1.5m2/g,振实密度为0.95~1.15g/cm3。
本发明还提供了所述快充型复合石墨材料在锂离子电池中的应用。
本发明还提供了一种锂离子电池,其包含如上所述的快充型复合石墨材料。
所述锂离子电池较佳地具有以下性能:首次放电容量≥355mAh/g;首次充放电效率≥92.5%;快充性能≥5C;800周循环容量保持率≥85%。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于:
(1)本发明首先在石墨骨料的表面构筑软碳网络结构,形成稳定的二次颗粒,有效降低了材料的趋向性;接着在软碳网络结构表面构筑均匀的硬碳包覆修饰层,使负极材料兼顾硬碳的超高快充性能。因此,在保证石墨骨料高能量密度的基础上,上述制备方法可使锂离子传送通道得到充分提高,传送距离得到有效缩短,使石墨负极材料兼具高能量密度和快充性能的特点。含有本发明石墨材料的锂离子电池具有容量高、首效发挥好、不析锂的特点。
(2)本发明的制备方法易于量产化、生产过程简单且易于管控。
附图说明
图1为本发明实施例1所得快充型复合石墨材料的SEM图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件进行,或按照商品说明书选择。
下述实施例与对比例中,第一热处理、第二热处理、碳化处理、石墨化处理均在惰性氛围下进行;
下述实施例与对比例中,焦油的结焦值为16,密度为1.05g/cm3,闪点为90℃,灰分<0.1%;沥青的结焦值为50。
实施例1
S1、将Dv10=3.8μm,Dv90=12.7μm的石墨骨料与软碳前驱体沥青在捏合机中进行第一热处理,石墨骨料与沥青的质量比为95:5,首先第一恒温段25℃处理30min,转速为20Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段350℃处理90min,转速为15Hz;然后以3℃/min升温至第三恒温段550℃处理90min,转速为15Hz,接着降至室温,得前驱体A,前驱体A的中值粒径Dv50=12.5μm。
其中,石墨骨料的制备方法如下:将油系针状焦进行粉碎得物料A,然后进行整形分级得物料B,物料B的Dv10=4.3μm,Dv90=13.3μm;然后在3000℃进行石墨化处理后得物料C。将物料C在超声振动筛中进行筛分,筛分目数为350目。
S2、将硬碳前驱体焦油在捏合机中进行第二热处理,前驱体A与硬碳前驱体的质量比为97:3,首先第一恒温段25℃处理15min,转速为25Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段300℃处理90min,转速为20Hz;接着降至室温,得前驱体B,前驱体B的中位粒径Dv50=12.8μm。
S3、将前驱体B在箱式碳化炉内进行碳化处理,以2.5℃/min升温至1050℃恒温210min,再降至室温,然后将所得物料在超声振动筛中进行筛分处理,筛分的目数为350目,即得本发明的快充型复合石墨材料。
实施例2
S1、将Dv10=4.1μm,Dv90=13.9μm的石墨骨料与软碳前驱体沥青在捏合机中进行第一热处理,石墨骨料与沥青的质量比为93:7,首先第一恒温段25℃处理30min,转速为30Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段350℃处理90min,转速为15Hz;然后以3℃/min升温至第三恒温段550℃处理90min,转速为15Hz,接着降至室温,得前驱体A,前驱体A的中位粒径Dv50=13.4μm。
其中,石墨骨料的制备方法如下:将油系针状焦进行粉碎得物料A,然后进行整形分级得到物料B,物料B的Dv10=4.6μm,Dv90=14.5μm;在3000℃进行石墨化处理后得物料C。将物料C在超声振动筛中进行筛分,筛分目数为350目。
S2、将硬碳前驱体焦油在捏合机中进行第二热处理,前驱体A与硬碳前驱体的质量比为97:3,首先第一恒温段25℃处理15min,转速为30Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段300℃处理90min,转速为25Hz;接着降至室温,得前驱体B,前驱体B的中位粒径Dv50=13.9μm。
S3、将前驱体B在箱式碳化炉内进行碳化处理,以2.5℃/min升温至1250℃处理180min,再降至室温,然后将所得物料在超声振动筛中进行筛分处理,筛分的目数为350目,即得本发明的快充型复合石墨材料。
实施例3
S1、将Dv10=4.0μm,Dv90=13.6μm的石墨骨料与软碳前驱体沥青在捏合机中进行第一热处理,石墨骨料与沥青的质量比为95:5,首先第一恒温段25℃处理30min,转速为30Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段350℃处理90min,转速为20Hz;然后以3℃/min升温至第三恒温段550℃处理90min,转速为20Hz,接着降至室温,得前驱体A,前驱体A的中位粒径Dv50=13.2μm。
其中,石墨骨料的制备方法如下:将煤系针状焦进行粉碎得物料A,然后进行整形分级得物料B,物料B的Dv10=4.5μm,Dv90=14.2μm;然后在3000℃进行石墨化处理后得物料C。将物料C在超声振动筛中进行筛分,筛分目数为350目。
S2、将硬碳前驱体焦油在捏合机中进行第二热处理,前驱体A与硬碳前驱体的质量比为96:4,首先第一恒温段25℃处理15min,转速为20Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段300℃处理90min,转速为25Hz;接着降至室温,得前驱体B,前驱体B的中位粒径Dv50=13.4μm。
S3、将前驱体B在箱式碳化炉内进行碳化处理,以2.5℃/min升温至1050℃处理300min,再降至室温,然后将所得物料在超声振动筛中进行筛分处理,筛分的目数为350目,即得本发明的快充型复合石墨材料。
实施例4
S1、将Dv10=3.6μm,Dv90=13.1μm的石墨骨料与软碳前驱体沥青在捏合机中进行第一热处理,石墨骨料与沥青的质量比为95:5,首先第一恒温段25℃处理30min,转速为20Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段350℃处理90min,转速为15Hz;然后以3℃/min升温至第三恒温段550℃处理90min,转速为15Hz,接着降至室温,得前驱体A,前驱体A的中位粒径Dv50=12.6μm。
其中,石墨骨料的制备方法如下:将普通石油焦进行粉碎得物料A,然后进行整形分级得物料B,物料B的Dv10=4.2μm,Dv90=13.5μm;然后在3000℃进行石墨化处理后得物料C。将物料C在超声振动筛中进行筛分,筛分目数为350目。
S2、将硬碳前驱体焦油在捏合机中进行第二热处理,前驱体A与硬碳前驱体的质量比为97:3,首先第一恒温段25℃处理15min,转速为25Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段300℃处理90min,转速为20Hz;接着降至室温,得前驱体B,前驱体B的中位粒径Dv50=13.1μm。
S3、将前驱体B在箱式碳化炉内进行碳化处理,以2.5℃/min升温至1050℃处理210min,再降至室温,然后将所得物料在超声振动筛中进行筛分处理,筛分的目数为350目,即得本发明的快充型复合石墨材料。
对比例1
S1、将Dv10=3.8μm,Dv90=12.7μm的石墨骨料与软碳前驱体沥青在捏合机中进行第一热处理,石墨骨料与沥青的质量比为95:5,首先第一恒温段25℃处理30min,转速为20Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段350℃处理90min,转速为15Hz;然后以3℃/min升温至第三恒温段550℃处理90min,转速为15Hz,接着降至室温,得前驱体A,前驱体A的中位粒径Dv50=13.2μm。
其中,石墨骨料的制备方法如实施例1所示。
S2、将硬碳前驱体焦油在捏合机中进行第二热处理,前驱体A与硬碳前驱体的质量比为97:3,首先第一恒温段25℃处理15min,转速为25Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段300℃处理90min,转速为20Hz;接着降至室温,得前驱体B,前驱体B的中位粒径Dv50=13.6μm。
将前驱体B在艾奇逊炉内进行石墨化处理,石墨化处理的温度为3000℃,保温18小时后降至室温,然后将所得物料在超声振动筛中进行筛分处理,筛分的目数为350目,即得本发明的快充型复合石墨材料。
对比例2
S1、将Dv10=3.8μm,Dv90=12.7μm的石墨骨料与软碳前驱体沥青在捏合机中进行第一热处理,石墨骨料与沥青的质量比为95:5,首先第一恒温段25℃处理30min,转速为20Hz;其次以3℃/min升温至第二恒温段350℃处理90min,转速为15Hz;然后以3℃/min升温至第三恒温段550℃处理90min,转速为15Hz,接着降至室温,得前驱体A,前驱体A的中位粒径Dv50=12.5μm。
其中,石墨骨料的制备方法如实施例1所示。
S3、将前驱体A在箱式碳化炉内进行碳化处理,以2.5℃/min升温至1050℃处理210min,再降至室温,然后将所得物料在超声振动筛中进行筛分处理,筛分的目数为350目,即得本发明的快充型复合石墨材料。
效果实施例1
采用本领域常规的方法对实施例和对比例制得的快充型复合石墨材料进行如下性能测试。
(1)采用MS3000型激光粒度仪测得快充型复合石墨材料的粒径Dv50和Dv99,结果见表1。
(2)采用AUTOTAP型振实密度测试仪测得快充型复合石墨材料的振实密度,结果见表1。
(3)按照本领域常规的BET法测得快充型复合石墨材料的比表面积,结果见表1。
效果实施例2
1、纽扣式电池的制备
将制备好的快充型复合石墨材料、PVDF、SP按照质量比为91.6:6.6:1.6混合均匀,涂布于铜箔表面(铜箔固定厚度和面密度),将涂布好的极片放入110℃的恒温真空干燥箱中干燥处理2h,裁剪到固定大小,称重并计算活性物质重量,记录并备用;模拟电池装配在氩气保护氛围的手套箱中进行,电解液为1M LiPF6(EC:EMC:PC(3:2:5)+VC 1%),对电极为金属锂片,制备成CR2430型电池;每组样品制备4只电池。
2、电学性能测试
(1)首次放电容量/首次放电效率
容量和效率测试在ArbinBT2000型电池测试仪上进行,充放电条件如下:
①恒流0.6mA放电至5mV;②静置10min;③恒流0.05mA放电至5mV;④静置10min;⑤恒流0.6mA充电至2V;⑥根据活性物质重量,转换并输出4只电池各自首次放电容量及首次放电效率;⑦计算4只电池均值,作为最终首次放电容量及首次放电效率的输出。
(2)快充性能
快充性能在全电池测试仪器(新威测试柜)上进行,全电池制备及测试程序同本领域常规,操作步骤概况如下:
①使用实施例或对比例的石墨材料作为负极,钴酸锂作为正极,1M LiPF6为电解液,装配成全电池;②化成后以备测试使用;③进行不同倍率充电条件测试;④将不同倍率充电下的电池进行拆解,观察极片界面情况,判定析锂与否。
表1为实施例和对比例制得的石墨负极材料性能测试结果。
由表中的数据可以看出,实施例1~4制备得到的石墨负极材料在快充性能方面整体优于对比例1~2制备得到的石墨负极材料。其中,在对比例1中包覆软碳和硬碳后进行石墨化处理,得到的石墨负极材料快充性能最差,这表明在包覆改性后进行石墨化处理对快充性能改善的局限性;在对比例2中仅包覆软碳,得到的石墨负极材料快充性能较差,这表明仅软碳包覆对于快充性能改善也存在一定的局限性。综上,通过硬碳包覆和软碳包覆的结合、包覆改性后不进行石墨化处理等操作,本发明制备得到的石墨负极材料在高能量密度和快充性能效果方面均具有优异的效果。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行的实施,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种快充型复合石墨材料的制备方法,其包括以下步骤:
S1、将人造石墨骨料和软碳前驱体混合,经第一热处理,得前驱体A;
S2、将前驱体A和硬碳前驱体混合,经第二热处理,得前驱体B;
S3、将前驱体B经碳化处理,即可;
所述第一热处理的升温方式采用程序升温;所述程序升温包括第一恒温段10~40℃、第二恒温段250~400℃和第三恒温段550℃;
所述第二热处理的升温方式采用程序升温;所述程序升温包括第一恒温段10~40℃和第二恒温段200~400℃;
步骤S2中所述硬碳前驱体为焦油;
步骤S1中所述软碳前驱体为沥青。
2.根据权利要求1所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述石墨骨料的Dv10为3.0~7.0μm,Dv90为11.0~18.0μm;
和/或,所述前驱体A的Dv50为9~15μm;
和/或,所述前驱体B的Dv50为9~15μm。
3.根据权利要求2所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述石墨骨料的Dv10为3.5~5.5μm,Dv90为12.0~16.0μm。
4.根据权利要求2所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述人造石墨骨料的制备方法包括:将原料经粉碎处理得到物料A,将所述物料A经整形分级处理得到物料B;将物料B经石墨化处理得到物料C;将所述物料C进行筛分处理。
5.根据权利要求4所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述人造石墨骨料的原料为针状焦;
和/或,所述物料B的Dv10为3.0~6.0μm,Dv90为11.0~18.0μm;
和/或,所述石墨化处理的温度为不小于2600℃。
6.根据权利要求5所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述物料B的Dv10为4.0~5.0μm,Dv90为13.0~15.0μm;
和/或,所述石墨化处理的温度为不小于2900℃。
7.根据权利要求1所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述沥青的结焦值为小于等于65;
和/或,所述焦油的结焦值为小于等于20;
和/或,所述焦油的密度为0.9~1.3g/cm³;
和/或,所述焦油的闪点为60℃~100℃;
和/或,所述焦油的灰分<0.1%;
和/或,所述石墨骨料与所述软碳前驱体的质量比为(4~99):1;
和/或,所述前驱体A与所述硬碳前驱体的质量比为(4~99):1;
和/或,步骤S1和步骤S2在捏合机中进行。
8.根据权利要求7所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述沥青的结焦值为50;
和/或,所述石墨骨料与所述软碳前驱体的质量比为(10~99):1;
和/或,所述前驱体A与所述硬碳前驱体的质量比为(10~99):1;
和/或,所述捏合机转速为5~40Hz;
和/或,所述第一热处理和所述第二热处理时捏合机的转速不同。
9.根据权利要求8所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述石墨骨料与所述软碳前驱体的质量比为92:8;
和/或,所述前驱体A与所述硬碳前驱体的质量比为92:8。
10.根据权利要求7所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,在所述第一热处理的过程中,第一恒温段的保温时间为30~120min;
和/或,在所述第一热处理的过程中,所述第二恒温段的保温时间为60~180min;
和/或,在所述第一热处理的过程中,所述第三恒温段的保温时间为60~180min;
和/或,所述第一热处理的升温速率为2~10℃/min;
和/或,所述第一热处理的气体氛围为惰性气体氛围;
和/或,在所述第一热处理的过程中,所述第一恒温段对应的捏合机转速为5~30Hz;所述第二恒温段对应的捏合机转速为10~35Hz;所述第三恒温段对应的捏合机转速为10~35Hz;
和/或,在所述第一热处理后将温度降至室温。
11.根据权利要求10所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述第一热处理的升温速率为2~6℃/min。
12.根据权利要求7所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,在所述第二热处理的过程中,所述第一恒温段的保温时间为10~60min;
和/或,在所述第二热处理的过程中,所述第二恒温段的保温时间为60~180min;
和/或,所述第二热处理的升温速率为2~10℃/min;
和/或,所述第二热处理的气体氛围为惰性气体氛围;
和/或,在所述第二热处理的过程中,所述第一恒温段对应的捏合机转速为10~40Hz;所述第二恒温段对应的捏合机转速为10~35Hz;
和/或,在所述第二热处理后将温度降至室温。
13.根据权利要求12所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述第二热处理的升温速率为2~6℃/min。
14.根据权利要求1所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述碳化处理的温度为800~1500℃;
和/或,所述碳化处理的时间为180~360min;
和/或,所述碳化处理的气体氛围为惰性气体氛围;
和/或,所述制备方法还包括在所述碳化处理后,对得到的物料进行筛分处理。
15.根据权利要求14所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述碳化处理的温度为900~1300℃;
和/或,所述筛分处理的目数为300~450目。
16.根据权利要求15所述的快充型复合石墨材料的制备方法,其特征在于,所述筛分处理的目数为350目。
17.一种快充型复合石墨材料,其特征在于,其由权利要求1~16中任一项所述的快充型复合石墨材料的制备方法制备得到。
18.根据权利要求17所述的快充型复合石墨材料,其特征在于,所述快充型复合石墨材料具有以下性能:中值粒径Dv50为8.5~14.5μm;Dv99≤32μm;比表面积为0.7~1.5m2/g,振实密度为0.95~1.15g/cm3。
19.一种如权利要求17或18所述的快充型复合石墨材料在锂离子电池中的应用。
20.一种锂离子电池,其特征在于,其包含权利要求17或18所述的快充型复合石墨材料。
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