CN115676819A - 石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池 - Google Patents
石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115676819A CN115676819A CN202110825805.XA CN202110825805A CN115676819A CN 115676819 A CN115676819 A CN 115676819A CN 202110825805 A CN202110825805 A CN 202110825805A CN 115676819 A CN115676819 A CN 115676819A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- power battery
- graphite material
- treatment
- negative electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 106
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 34
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 32
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 18
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 9
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 8
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J dipotassium;tetrabromoplatinum(2-) Chemical compound [K+].[K+].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Pt+2] AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims description 4
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims description 4
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 abstract description 12
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 34
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- 206010042674 Swelling Diseases 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 6
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002000 Electrolyte additive Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N Norphytane Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C XOJVVFBFDXDTEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 description 1
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- CWKLZLBVOJRSOM-UHFFFAOYSA-N methyl pyruvate Chemical compound COC(=O)C(C)=O CWKLZLBVOJRSOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 239000011331 needle coke Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
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。
Description
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％。
可选地，将所述固体物质加温干燥得到膨胀石墨包括：在保护气氛氛围下对所述固体物质进行第三热处理。
可选地，在第二热处理后，将形成多孔道结构的所述膨胀石墨在加压环境下进行加压处理。
可选地，所述加压处理包括压强范围为1.3Mpa-1.7Mpa，加压时间为5min-60min。
可选地，在加压处理后，将形成多孔道结构的所述膨胀石墨在保护气氛氛围下进行第四热处理。
可选地，所述保护气氛包括氮气、氩气和氦气中的其中一种。
可选地，所述第四热处理包括将温度提升至600℃-800℃并保温，保温时长为180min-300min。
根据本申请的第二方面，提供了一种石墨材料，所述石墨材料采用以上所述的制备方法制备而成，所述石墨材料的孔径为8-11nm，所述石墨材料的孔体积范围为0.015-0.03cm3/g，所述石墨材料的BET比表面积为8.8-10.2m2/g。
根据本申请的第三方面，提供了一种动力电池，包括以上所述的石墨材料。
本申请中以天然石墨为动力电池负极的原料，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。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1是天然颗粒状石墨的外观图；
图2是仅经过膨胀处理的天然石墨的外观图；
图3是经过膨胀处理和多孔道处理的天然石墨的外观图；
图4是石墨D50粒径及粒径变化率表；
图5是氮吸附测试数据表；
图6是电化学性能测试数据表；
图7是.膨胀力关系数据表；
图8是电池膨胀监测结构示意图。
附图标记：
10、夹具；11、动力电池；12、均力板。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
通过对动力电池进一步的研究发现电芯的膨胀主要是由于负极引起的，且引起电芯膨胀的因素与负极材料中粘接剂的多少和是否在负极材料中的石墨使用改性剂，使蜷曲碳层内部空隙致密化等因素关系不大，因此本申请将改进目标放在了对负极材料的石墨的本身结构，增大石墨内部的空间，从而为负极材料的膨胀提供膨胀空间，以改善电芯膨胀的问题。
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。
其中，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，并优选的使所述天然石墨的平均粒径保持在20μm左右，因为天然石墨的粒径大小会影响锂离子的传输，负极石墨粒径小，锂离子扩散路径段短，固相扩散的阻力低，同时由于小颗粒间阻挡作用更强，颗粒与颗粒间空隙更小，因此其液相传质阻力更大；负极石墨粒径大，其液相传质阻力变小，而固相扩散阻力更大，选择此粒径范围，两者阻力在一个相对适配的范围内；同时，所述天然石墨也可以替换成成本更加低廉的石油焦、针状焦等材料。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，比如硝酸盐可以为硝酸钠、或者硝酸钾、或者硝酸钠与硝酸钾的混合等。所述浓酸包括浓硫酸、浓硝酸或者浓硫酸与浓硝酸的混合，此外，浓酸也可以选择其他具有强氧化性的酸。具体可以为在25℃室温条件下，将4g天然石墨与0.5g硝酸钠混合后，加入到20ml浓硫酸中，并搅拌45min使天然石墨、硝酸盐与浓酸充分反应，以形成第一混合物质。
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。
其中，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，比如氧化剂可以为重铬酸钾、或者高氯酸钾、或者重铬酸钾和高氯酸钾的混合，通过控制氧化剂在氧化剂溶液中的含量来控制天然石墨内的膨胀宽度。第一热处理包括以5℃/min或者10℃/min的升温速率将温度提升至75℃-95℃并保温，保温时长为60min-120min，以提供反应环境，使材料充分反应。具体可以为将第一混合物质与溶有一定量高锰酸钾的150ml去离子水混合，并以5℃/min的升温速率，将温度提升至90℃继续搅拌60min时间后，降至室温，以形成第二混合物质。
其中，硝酸盐与天然石墨质量比的取值范围为0.05：1-0.3：1，硝酸盐与氧化剂质量比的取值范围为0.8：1-1.2：1，能够保证膨胀石墨的石墨层的间距适中，为制备后的天然石墨在动力电池11中的优异性能奠定了基础。比如，硝酸钾与石墨质量比应选取0.05:1-0.3:1之间，硝酸钾与高锰酸钾的比应选取0.8:1-1.2:1之间。
将第二混合物质与插层剂溶液混合形成第三混合物质，将第三混合物质清洗并分离出固体物质，将固体物质加温干燥得到膨胀石墨。
其中，插层剂溶液可以为过氧化氢溶液，此外，插层剂也可以为甲酸、醋酸、和丙酮酸甲酯等中的一种或者几种的混合。第三混合物质可以通过水进行反复清洗以稀释酸性，使稀释后的物质的酸碱度为中性，并在酸碱度为中性的物质中分离出固体物质，进一步的，通过水反复清洗和分离出固体物质可以同时进行，也可以分开进行，分离固体物质时，可以使用过滤法分离，也可以使用离心机进行离心分离，为提高制造效率，优选使用离心机进行离心分离。加温干燥包括将温度提升至650℃-750℃并保温，保温时长为180min-360min。具体可以为将第二混合物与300ml的过氧化氢溶液混合，过氧化氢溶液可以采用去离子水配置，过氧化氢在300ml溶液中的质量分数小于25％，然后将混合溶液置于旋转离心机上进行离心分离操作，并同时用去离子水往复清洗4次，将分离出的固体物质在90℃的条件下真空干燥60min，从而得到膨胀石墨。
膨胀石墨与对应的天然石墨的粒径变化范围为2％-5％，比如，在天然石墨的平均粒径为20μm的情况下，通过上述方法制备的膨胀石墨的平均粒径为20.41μm。这种粒径设计是通过对实验试剂及工艺控制得出来的，在该粒径下能够使膨胀石墨保持材料良好的机械性能和优异的电化学性能，同时为下一步造孔打下基础。
多孔道处理：
将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。
其中，对膨胀石墨进行第二热处理的干燥空气流的温度可以为500℃-800℃，持续时间为40min-90min，经过第二热处理后能够实现在膨胀石墨上形成多孔道结构，通过干燥空气流对膨胀石墨的处理，类似于发生一个氧化刻蚀，干燥气流在高温条件下会与石墨表面部分发生氧化反应，从而形成膨胀石墨上的孔道。在膨胀处理的基础上，石墨内部已经处于一个微膨胀状态，且因气体流动性强的原因，因此这些孔道能在石墨内部出现，而不仅仅出现在表面，该制备工艺简单，不会引入其他杂质从而造成负极石墨性质下降，同时由于采用的是干燥流流动性大，渗透性强的原因，因此可以在材料内部造成“深度”孔道。具体可以为使干燥空气流的升温速率为5℃/min，提升温度至650℃，热处理时间为60min。
本申请中以天然石墨为动力电池11负极的原料，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11电芯正常充放电的过程中的体积膨胀。避免了动力电池11电芯的厚度增加，保证了动力电池11的性能和安全。
此外，未经任何处理的天然石墨实际上也存在微孔和表面缺陷，孔道在石墨内外表面均有，对天然石墨经过膨胀处理，其石墨层层间距增加，相应的微孔和表面层缺陷也会增加，这些缺陷在电池使用过程中基本不会为电池提供容量，而且也会堵塞孔道，使用多孔道处理后，能清除这部分缺陷，使孔径内部更加光滑，进而孔径变大。也就是说，膨胀处理和多孔道处理之间存在协同作用，其作用主要存在两个方面，膨胀处理制造天然石墨的膨胀，为后续多孔道深入提供了基础。而多孔道处理，可以将膨胀处理制造微孔的破碎部分进行氧化清除，使得材料光滑，提升材料的容量保持率，同时这种微孔存在也会为材料膨胀进一步提供膨胀空间，从而改善材料的膨胀效果。同时，应用本申请处理后的天然石墨作为负极的动力电池11，能够减小锂离子的传输阻力，加快脱嵌锂速度，缩短锂离子的传输路径，增加了反应活性位点，使电芯能够兼容高倍率，实现动力电池11快充的目的，满足动力电池11对于高倍率和低膨胀的要求。
同时，本申请通过合理的制备方法实现了天然石墨的膨胀处理和多孔道处理，所需的制备原料易得，制备工艺简单，成品率高，可连续化生产，能够大规模使用，且本申请的制备方法能够满足动力电池11的生产和应用需要。
可选地，多孔道处理前，通过筛网对膨胀石墨进行过筛处理，筛网为250目-460目，能够使多孔道处理的膨胀石墨粒径相差不大，使粒径相差不大的经过处理后的天然石墨在动力电池11中具有更佳的性能。
可选地，将固体物质加温干燥得到膨胀石墨包括：在保护气氛氛围下对固体物质进行第三热处理，具体可以为在氮气氛围保护下将干燥后的粉末以5℃/min速率提升温度至700℃，保温时间为240min，该方法主要是为了避免清洗后的固体物质，仍然有一定氧化处残留，因此时若直接与空气接触会发生其他反应，威胁安全。但是若能保证清洗完全，从时间成本，及物料使用，效率等方面考虑，将固体物质清洗并加温干燥后直接进行多孔道处理更优。
可选地，在第二热处理后，将形成多孔道结构的膨胀石墨在加压环境下进行加压处理。加压处理包括压强范围为1.3Mpa-1.7Mpa，加压时间为5min-60min，能够影响膨胀石墨上孔道的深度，具体可以为将制备环境调整为1.5Mpa，连续加压处理10min，能够进一步优化制备后的天然石墨的性能，其中，加压时间优选为25min。
可选地，在加压处理后，将形成多孔道结构的膨胀石墨在保护气氛氛围下进行第四热处理。保护气氛包括氮气、氩气和氦气中的其中一种，第四热处理包括将温度提升至600℃-800℃并保温，保温时长为180min-300min。具体可以为在氮气气氛中进行最终处理，处理时温度为700℃，处理时间为240min，以实现多孔道处理。
进一步的，可以对膨胀处理和多孔道处理后的天然石墨进行改性、掺杂或者包覆等进一步的处理，以使处理后的材料具备更佳的性能。
根据本申请的第二方面，提供了一种石墨材料，石墨材料采用以上的制备方法制备而成，石墨材料的孔径为8-11nm，石墨材料的孔体积范围为0.015-0.03cm3/g，石墨材料的BET比表面积为8.8-10.2m2/g，以上数据是采用氮吸附进行表征的，能够保证电解液的浸润和锂离子的传输路径，使石墨材料具有较佳的性能，不会使石墨材料的孔径过大或者过小而影响使用本申请石墨材料的动力电池11的性能，使动力电池11同时兼具低膨胀和高倍率的特点。
根据本申请的第三方面，提供了一种动力电池11，包括以上的石墨材料，使动力电池11在具备低膨胀特点的同时也具备高倍率的特点，能够减少电芯厚度增加，同时提高动力电池11的充电速率。
根据本申请的第四方面，提供了一种动力电池11的电芯膨胀监测方法，包括将以上的动力电池11夹设在夹具10内，动力电池11与夹具10之间具有均力板12；均力板12与夹具10之间设置有传感器，动力电池11的膨胀力通过均力板12传递给设置在均力板12与夹具10之间的传感器。动力电池11的膨胀时不均匀的，比如在动力电池11的局部区域会发生膨胀，而在动力电池11的另一局部区域的不会发生膨胀，因此在动力电池11和夹具10之间设置有均力板12，能够使动力电池11的局部膨胀也能够反馈到均力板12上，进而使传感器能够检测到动力电池11的膨胀，保证了用传感器监测动力电池11电芯膨胀的准确性。
进一步的，传感器与电芯膨胀的方向平行，与极片平面方向垂直，以使传感器能够灵敏的检测到动力电池11电芯的膨胀。其中，传感器可以为高精度压力传感器或者位移传感器等。
下面通过附图和实验对比进一步阐释本申请的思路与理念。
具体实验步骤：
(1)原料选用天然颗粒状石墨。对天然石墨进行膨胀处理，多孔道处理的主要流程步骤为先用浓硫酸，高锰酸钾等将石墨层间距打开从而得到膨胀石墨，再使用干燥空气流方法在膨胀石墨的基础上形成多孔道结构，得到一种含有多孔道的膨胀石墨。
(2)正极片选用磷酸铁锂为活性物质的极片，主要流程步骤为将正极活性物质，导电剂，粘结剂A，粘结剂B和NMP按照一定比例混合和搅拌，得到混合均匀的正极浆料，后将浆料倒在铝箔上，调节涂布机的速度，和烘烤温度等工艺，后经辊压、切割、收卷待用。
(3)负极片选用将负极活性材料原料按一定比例混合制备负极极片，主要流程步骤为将负极活性物质，导电碳纳米管，分散剂，粘结剂C,粘结剂D和去离子水按照一定比例混合和搅拌，得到混合均匀的负极浆料，后将浆料倒在铜箔上，调节涂布机的速度，和烘烤温度等工艺，后经辊压、切割、收卷待用。其中负极片的宽度略高于正极片宽度。
(4)隔膜选用已量产的隔膜，其主要成分由PP和PE构成。
(5)电解液选用六氟磷酸锂为锂盐，控制锂盐、电解液添加剂与溶剂的配比，均匀混合后待用。
(6)动力电池11制备分为卷芯制备和后续封装工艺。卷芯制备工艺：按照之间卷芯设计方案，将上述正极片、隔膜和负极以一定工艺指标卷绕成电芯，其中隔膜位于两个极片之间，铝带焊接在正极集流体上作为正极极耳，镍带焊接在负极集流体上作为负极极耳。封装工艺：将卷芯放入动力电池11壳中，烘烤后，注入电解液，初次封口，化成，再次封装，确定电池容量等工艺。
(7)膨胀力测试：将经过化成后的电池，以0.33C放电至0％SOC，然后将电池放在夹具10中，预加500N的预紧力，静止2h以使得电池内部压力分布保持均匀。由压力传感器及数据采集仪进行监测。
对比例1
此对比例1负极原料为未经任何处理天然颗粒状石墨，电池所有材料选用、电池制备工艺及电芯膨胀表征方法均为上述步骤(2)-(7)，所述天然颗粒状石墨粒径在20um左右。
对比例2
此对比例2负极原料为微膨胀石墨，后续不经过多孔化处理。电池所有材料选用、电池制备工艺及膨胀表征方法均为上述步骤(1)-(7)，所述微膨胀石墨的制备方法为在25℃室温条件下，将4g天然石墨与0.5g硝酸钠混合后(即m硝酸钠：m石墨＝0.125:1)，加入到20ml浓硫酸中，搅拌45min后，再与0.5g溶有高锰酸钾的150ml去离子水混合(即m硝酸钠：m高锰酸钾＝1:1)，以5℃/min的升温速率，将温度提升至90℃继续搅拌60min时间后，降至室温，然后加入300ml过氧化氢溶液，将混合溶液置于旋转离心机上进行离心分离操作并同时用去离子水往复清洗4次，以将制备的固体物质的酸碱度稀释成中性，将制备的固体物质在90℃的条件下真空干燥60min，然后在氮气氛围保护下将干燥后的粉末以5℃/min速率提升温度至700℃，保温时间为240min，过300目分子筛即可得到所需的微膨胀石墨。
对比例3
此对比例3负极原料为未经膨胀处理，只经多孔道处理的石墨。电池所有材料选用、电池制备工艺及膨胀表征方法均为上述步骤(1)-(7)所述，将天然石墨进行干燥空气流造孔处理，具体为：将4g天然石墨放在干燥空气流中进行热处理以达到形成多孔道，升温速率为5℃/min，提升温度至650℃，热处理时间为60min，处理完后，将制备环境进行一个加压处理，即将环境调整为1.5Mpa，继续处理10min，然后放在氮气气氛中进行最终处理，处理时温度为700℃，处理时间为240min，过300目分子筛即可得到多孔道石墨。
实施例1
此实施例1原料为膨胀多孔道的天然石墨，电池所有材料选用、电池制备工艺及膨胀表征方法均为上述步骤(2)-(8)所述，实验中膨胀石墨的获取工艺与对比例2类似，多孔道处理工艺与对比例3类似，区别在于将对比例2膨胀处理工艺中m硝酸钾：m石墨＝0.05:1，m硝酸钾：m高锰酸钾＝0.8:1，加入高猛酸钾后处理温度为90摄氏度，时间为60min，高温段温度控制在650℃，时间为240min，将对比例3多孔道处理中干燥空气流处理温度设置为500℃，时间为60min，加压段压力为1.3Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为600℃，处理时间为240min。
实施例2
此实施例2工艺与实施例1类似，区别在于将膨胀处理工艺中m硝酸钾：m石墨＝0.125:1，m硝酸钾：m高锰酸钾＝1:1，加入高猛酸钾后处理温度为90℃，时间为60min，高温段温度控制在700℃，时间为240min。多孔道处理工艺不变。
实施例3
此实施例3工艺与实施例1类似，区别在于将膨胀处理工艺中m硝酸钾：m石墨＝0.3:1，m硝酸钾：m高锰酸钾＝1.2:1，加入高猛酸钾后处理温度为90℃，时间为60min，高温段温度控制在750℃，时间为240min。多孔道处理工艺不变。
实施例4
此实施例4工艺与实施例1类似，区别在于将多孔道处理工艺中干燥空气流处理温度设置为650℃，时间为60min，加压段压力为1.5Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为700℃，处理时间为240min。膨胀处理工艺不变。
实施例5
此实施例5工艺与实施例1类似，区别在于将多孔道处理工艺中干燥空气流处理温度设置为800℃，时间为60min，加压段压力为1.7Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为800℃，处理时间为240min。膨胀处理工艺不变。
实施例6
此实施例6工艺与实施例2类似，区别在于将多孔道处理工艺中干燥空气流处理温度设置为650℃，时间为60min，加压段压力为1.5Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为700℃，处理时间为240min。膨胀处理工艺不变。
实施例7
此实施例7工艺与实施例2类似，区别在于将多孔道处理工艺中干燥空气流处理温度设置为800℃，时间为60min，加压段压力为1.7Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为800℃，处理时间为240min。膨胀处理工艺不变。
实施例8
此实施例8工艺与实施例3类似，区别在于将多孔道处理工艺中干燥空气流处理温度设置为650℃，时间为60min，加压段压力为1.5Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为700℃，处理时间为240min。膨胀处理工艺不变。
实施例9
此实施例9工艺与实施例3类似，区别在于将多孔道处理工艺中干燥空气流处理温度设置为800℃，时间为60min，加压段压力为1.7Mpa，时间为10min，在氮气气氛中处理时温度为800℃，处理时间为240min。膨胀处理工艺不变。
上述实验的测试方法以及结果：
扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)测试：
图1、图2和图3分别对应采用对比例1、对比例2和实施例6中的制备方法对天然石墨制备后的图片。我们可以观察到对比例1中的颗粒表面较为光滑、内部大部分地方较为凝实；对比例2的颗粒表面粗糙，内部有蓬松感，呈现明显膨胀状态；实施例6的颗粒表面相比于对比例2表面光滑度有一定提高，其膨胀效果更加明显，同时在石墨表面及内部均出现很多“沟槽”孔道。实验结果表明通过本申请的制备方法对天然石墨进行处理，能够得到效果较佳的具有多孔道的膨胀石墨材料。
颗粒粒径分析测试：
将对比例1-3，实施例1-9得到的样品过300目分子筛后的例子使用高精度粒度分析仪进行测试，选取D50的值最为最终数据进行对比分析，粒径变化率计算公式为：颗粒粒径变化率＝(D50trest-D50pristine)/D50pristine*100。通过图4中的表中的数据可以看出，膨胀处理和多孔道处理在一定程度上会对石墨的体积产生影响，微膨胀处理会使得石墨粒径增大，而多孔化处理时由于高温处理的影响，会除去粒径表面部分缺陷物质。
氮吸附测试：
将对比例1-3，实施例1-9进行氮吸附测试以表征合成材料的比表面积及孔分布，测试时采用Barrett-Joyner-Halenda方法，使用氮进行吸附实验。具体测试结果如图5的表中所示。通过表中数据可以看出，使用膨胀处理和多孔道处理两种方法处理后，都会使得石墨粒径的孔径在一定程度上增加，其中多孔道处理时，孔径尤为明显，这是因为多孔道处理时采用了干燥空气流、高温及正压强处理，会使得处理直达孔径内部，使得孔道内部分“灰分”被烧结，打通孔道，同时对膨胀处理时产生的细小缺陷部分也会进行一定程度上的改善。其中，氮吸附测试指在石墨样品所在的外部环境为液氮的情况下，对石墨样品所在的内部环境通入氮气进行吸附测试。
电化学性能测试：
将对比例1-3，实施例1-9使用不同倍率充电，其充电倍率具体为为0.5C，1.0C，1.75C和2.5C，放电倍率选择0.33C，验证其在大倍率下的能力；将对比例1-3，实施例1-9在0.5C倍率下循环充放电600次，以研究其电池循环寿命性能。实验结果如图6中的表所示。其计算公式如下(所选倍率为更改倍率后循环五圈后的放电容量)：
倍率充电能力将0.5C充电后能放出的容量定义为100％SOC，更改为大倍率时，其容量百分比定义为此倍率下的充电能力，即：倍率容量＝Cap指定倍率/Cap0.5C×100％；
第600次的容量保持率＝0.5C下第600次循环的放电容量/0.5C下第二次循环放电容量×100％。
通过图6中表的数据可以看出，实施例1-9与对比例1-3在小倍率充电时差异不大，但是在高倍率情况下实施例5-9有了明显改善，这一点主要是由于对比例进行了膨胀处理及多孔道处理，提升了电解液的渗透效果，增大了反应面积。同时也缩小了锂离子嵌入时的阻力，因此能满足大倍率的需求。从循环600圈的保持率上看，处理后的石墨，其容量保持率都有一定程度的提升，但过度化处理会使得石墨的寿命锐减。实施例6中石墨采用膨胀处理及多孔道处理较为适中，能兼容大的倍率容量充电和良好的循环性能。
膨胀性能测试：
图8示出了一种以压力传感器为核心的监测电池膨胀的设备，可以方便我们对电池的膨胀性能进行长期稳定的监测，对负极材料的选用，改性能措施进行性能辨别。使用此设备对上述实验动力电池11膨胀性能进行监测，其前期处理为将电池以0.33C放电至0％SOC，给予电池500N预紧力，静止2h，以使得电池内部压力逐渐均匀，在1C的倍率下进行充放电循环，对整个循环过程中膨电池产生的膨胀力进行监测，其性能结果如图7中的表所示。通过表中数据可以看出，对材料单独进行膨胀处理和多孔道处理或者进行联合处理时，其膨胀性能都有一定程度的改善，这主要是因为膨胀和孔道的形成，能给予石墨一定膨胀空间，减弱膨胀力向外呈现，从而减缓电池组整体膨胀力表现。但过度化处理，也会使得在循环过程中，电池负极活性材料脱落，副反应增多，材料膨胀力急剧上升，因此需要将条件控制在合适范围内。
定义厚度膨胀关系式如下：
第N圈时100％SOC膨胀力变化量＝(第N圈100％SOC膨胀力/-第1圈100％SOC膨胀力)/第1圈100％SOC膨胀力×100％；
第N圈是0％SOC膨胀力变化量＝(第N圈0％SOC膨胀力/-第1圈100％SOC膨胀力)/第1圈0％SOC膨胀力×100％；
第N圈时膨胀力变化值＝第N圈100％SOC压力值-第N圈0％SOC压力值。虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。
Claims (18)
1.一种动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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，使在所述膨胀石墨上形成多孔道结构。
2.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
3.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
8.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，所述干燥空气流的温度为500℃-800℃，持续时间为40min-90min。
9.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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。
10.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，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％。
11.根据权利要求1所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，将所述固体物质加温干燥得到膨胀石墨包括：在保护气氛氛围下对所述固体物质进行第三热处理。
12.根据权利要求1-11任一项所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，在第二热处理后，将形成多孔道结构的所述膨胀石墨在加压环境下进行加压处理。
13.根据权利要求12所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，所述加压处理包括压强范围为1.3Mpa-1.7Mpa，加压时间为5min-60min。
14.根据权利要求12所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，在加压处理后，将形成多孔道结构的所述膨胀石墨在保护气氛氛围下进行第四热处理。
15.根据权利要求14所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，所述保护气氛包括氮气、氩气和氦气中的其中一种。
16.根据权利要求14所述的动力电池负极的石墨材料制备方法，其特征在于，所述第四热处理包括将温度提升至600℃-800℃并保温，保温时长为180min-300min。
17.一种石墨材料，其特征在于，所述石墨材料采用权利要求1-16任一项所述的制备方法制备而成，所述石墨材料的孔径为8-11nm，所述石墨材料的孔体积范围为0.015-0.03cm3/g，所述石墨材料的BET比表面积为8.8-10.2m2/g。
18.一种动力电池，其特征在于，包括权利要求17所述的石墨材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110825805.XA CN115676819A (zh) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110825805.XA CN115676819A (zh) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115676819A true CN115676819A (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=85043773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110825805.XA Pending CN115676819A (zh) | 2021-07-21 | 2021-07-21 | 石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115676819A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201226313A (en) * | 2010-12-29 | 2012-07-01 | Univ Hungkuang | Method for preparing expansible graphite |
| KR101173673B1 (ko) * | 2011-05-09 | 2012-08-13 | 전자부품연구원 | 리튬 이온 커패시터용 탄소계 음극 재료 및 그의 제조 방법 |
| CN105000553A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-10-28 | 中国科学技术大学 | 一种热接触式制备纳米孔洞石墨烯的方法 |
| CN107394117A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-24 | 安徽零度新能源科技有限公司 | 一种锂电池电极 |
| CN107394158A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-11-24 | 张娟 | 一种基于膨胀石墨制备硅碳复合型锂电池负极材料的方法 |
| CN109158098A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-08 | 东北大学 | 膨胀石墨固体催化剂载体、制备方法和复合固体催化剂和制备方法 |
| CN109678142A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-26 | 华中科技大学 | 一种官能团化多孔石墨烯及其制备方法 |
| CN112194125A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-08 | 哈尔滨理工大学 | 天然鳞片石墨常压低温膨胀方法 |
-
2021
- 2021-07-21 CN CN202110825805.XA patent/CN115676819A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201226313A (en) * | 2010-12-29 | 2012-07-01 | Univ Hungkuang | Method for preparing expansible graphite |
| KR101173673B1 (ko) * | 2011-05-09 | 2012-08-13 | 전자부품연구원 | 리튬 이온 커패시터용 탄소계 음극 재료 및 그의 제조 방법 |
| CN105000553A (zh) * | 2015-07-31 | 2015-10-28 | 中国科学技术大学 | 一种热接触式制备纳米孔洞石墨烯的方法 |
| CN107394117A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-24 | 安徽零度新能源科技有限公司 | 一种锂电池电极 |
| CN107394158A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-11-24 | 张娟 | 一种基于膨胀石墨制备硅碳复合型锂电池负极材料的方法 |
| CN109158098A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-08 | 东北大学 | 膨胀石墨固体催化剂载体、制备方法和复合固体催化剂和制备方法 |
| CN109678142A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-26 | 华中科技大学 | 一种官能团化多孔石墨烯及其制备方法 |
| CN112194125A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-08 | 哈尔滨理工大学 | 天然鳞片石墨常压低温膨胀方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刁玉琦等: ""膨胀石墨作为锂离子电池负极材料的研究"", 《电源技术》, vol. 41, no. 6, pages 837 - 839 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110197888B (zh) | 一种电池隔膜及锂离子电池 | |
| CN110299496B (zh) | 一种电池隔膜、动力电池和车辆 | |
| CN109935784B (zh) | 正极片及电化学电池 | |
| CN107994206B (zh) | 锂离子电池及其阴极片 | |
| CA2948451A1 (en) | Coating method for producing electrode material with lower dc resistance and improved capacity retention | |
| CN113708005B (zh) | 一种嵌锂mof/石墨烯复合修饰的功能隔膜及制备方法 | |
| CN111799098A (zh) | 一种多孔碳/金属氧化物复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106848225B (zh) | 提高锂离子电池安全性的涂层材料及其制法和电池应用 | |
| CN113764823B (zh) | 高性能梯度复合凝胶聚合物隔膜及其制备方法 | |
| CN113745463A (zh) | 一种负极片及锂离子电池 | |
| CN107437623B (zh) | 锂离子电池正极片及其制备方法 | |
| CN110649265A (zh) | 一种导电剂材料、电池极片及应用 | |
| Cao et al. | Designing polyimide/polyacrylonitrile/polyimide sandwich composite separator for rechargeable lithium-ion batteries | |
| CN113629353A (zh) | 一种用于锂离子电池的pet基重离子径迹复合隔膜及其制备方法 | |
| Wu et al. | Anode materials for lithium ion batteries from mild oxidation of natural graphite | |
| CN115676819A (zh) | 石墨材料制备方法、石墨材料、动力电池 | |
| CN109546153B (zh) | 多孔铜集流体的制备方法、多孔铜集流体、负电极及电池 | |
| CN116598459A (zh) | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN113279091B (zh) | 多孔碳纤维及其制备方法和钠离子电池 | |
| CN112174131B (zh) | 一种动态催化广域石墨化制备石墨化空心碳复合材料方法 | |
| CN110474052B (zh) | 一种锂离子电池电极材料及制备方法 | |
| CN115072697A (zh) | 硅碳复合负极材料的制备方法及其应用 | |
| CN113130844A (zh) | 锂离子电池的电芯的制备方法、锂离子电池及其应用 | |
| Abe et al. | Facile synthesis of a high electrical and ion conductivity junction-less 3D carbon sponge electrode for self-standing lithium ion battery anode | |
| JP6981978B2 (ja) | リチウムイオン電池の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |