【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電池制造，具體而言，涉及一種石墨負極材料及其制備方法、干法電極、電池以及用電設備。
技術介紹
1、商業化鋰離子電池極片通常采用濕法勻漿涂覆技術進行制備，該極片制備方法存在溶劑(例如n-甲基吡咯烷酮)有毒、溶劑回收投資大以及涂覆烘箱占地面積大、能耗高等缺點；同時，制備得到的極片的面密度較低。
2、基于此，現在設計了一種干法電極制備技術，具體地，采用粉末擠壓成型法將活性材料以及導電劑干混均勻后再加入粘接劑，在粘接劑纖維化之后再輥壓形成自支撐膜，最后將形成的自支撐摸輥壓覆蓋在集流體表面，以得到干法極片。干法電極制備技術無需使用溶劑，省去了電極干燥及溶劑回收環節，工藝流程更簡單，設備占地面積更小，若進行批量化生產，可實現更低的電極制造成本。
3、目前，干法電極通常使用聚四氟乙烯(ptfe)作為粘結劑，原因在于其在外部剪切力的作用下能形成網狀結構的纖維，這是后續能夠制備得到自支撐膜的關鍵。然而，ptfe會與負極表面的鋰離子反應生成氟化鋰，削弱粘合效果，降低容量(單克ptfe大約會消耗1070mah的鋰，電池中的ptfe含量越高，消耗的鋰也越多)，從而影響電池性能(例如但不限于首次放電克容量、首效以及循環性能)。
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種石墨負極材料及其制備方法、干法電極、電池以及用電設備，該石墨負極材料能夠有效抑制ptfe在負極表面與鋰離子發生副反應，從而提升對應電池的首次放電克容量、首效以及循環性能。
2、本申請的實施例是這樣
3、第一方面，本申請實施例提供一種石墨負極材料，石墨負極材料為核殼結構，其中，內核為石墨，外殼為聚合物包覆層，聚合物包覆層能夠導離子但不能導電子。
4、上述技術方案中，將石墨作為內核，然后在其表面設置一層聚合物包覆層，其中，聚合物包覆層具有能夠導離子但不能導電子的特性，該特性一方面使得石墨能夠正常參與電池的充放電循環，保證電池正常運行；另一方面可以阻斷電子隧穿，防止ptfe受到石墨負極的還原電位影響，從而有效抑制ptfe在負極表面與鋰離子發生副反應，進而提升對應電池的首次放電克容量、首效以及循環性能。
5、在一些可選的實施方案中，聚合物包覆層的材質選自羧甲基纖維素、聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚偏氯乙烯中的至少一種。
6、上述技術方案中，特定材質的聚合物包覆層除了具備能夠導離子但不能導電子的特性以外，還具有較好的電化學還原穩定性，從而更有助于提升對應電池的首次放電克容量、首效以及循環性能。
7、在一些可選的實施方案中，聚合物包覆層的材質選自羧甲基纖維素、聚偏二氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
8、上述技術方案中，特定材質的聚合物包覆層具有更為優異的電化學還原穩定性，能夠進一步提升對應電池的首次放電克容量、首效以及循環性能。
9、在一些可選的實施方案中，石墨與聚合物包覆層的質量比為(95～96.5)：(0.5～2)。
10、上述技術方案中，將石墨以及聚合物包覆層的質量比限定在特定范圍內，以使得聚合物包覆層具有適宜的厚度，從而能夠更好地兼顧導離子以及電子阻隔的特性(包覆層太厚，離子傳導性欠佳；包覆層太薄，電子阻隔性能欠佳)。
11、第二方面，本申請實施例提供一種如第一方面實施例提供的石墨負極材料的制備方法，包括以下步驟：
12、將包覆聚合物加入溶劑中并混合，得到聚合物溶液；將石墨加入聚合物溶液中并混合，得到混合溶液；對混合溶液進行熱處理，直至混合溶液中的溶劑全部揮發，得到石墨負極材料。
13、上述技術方案中，按照特定工藝進行制備，能夠制備得到一種表面具有聚合物包覆層的石墨負極材料，其中，聚合物包覆層具有能夠導離子但不能導電子的特性，能夠有效抑制ptfe在負極表面與鋰離子發生副反應，從而提升對應電池的首次放電克容量、首效以及循環性能。
14、在一些可選的實施方案中，包覆聚合物在聚合物溶液中的質量百分比為1～5％。
15、上述技術方案中，將包覆聚合物在聚合物溶液中的質量百分比限定在特定范圍內，以使得聚合物溶液具有適宜的濃度，從而有助于提高包覆均勻性，以制備得到包覆完整性好且厚度均一的聚合物包覆層。
16、第三方面，本申請實施例提供一種干法電極，包括集流體以及位于集流體的單側或雙側的電極膜，電極膜中包括如第一方面實施例提供的石墨負極材料、導電劑和聚四氟乙烯。
17、上述技術方案中，干法電極中的電極膜包括如第一方面實施例提供的石墨負極材料，石墨負極材料表面的聚合物包覆層具有能夠導離子但不能導電子的特性，能夠有效抑制ptfe在負極表面與鋰離子發生副反應，從而提升對應電池的首次放電克容量、首效以及循環性能。
18、在一些可選的實施方案中，石墨負極材料在電極膜中的質量占比為96～98％，和/或，導電劑和聚四氟乙烯的質量比為(1.5～2.5)：(0.5～1.5)。
19、上述技術方案中，將石墨負極材料在電極膜中的質量占比以及導電劑和聚四氟乙烯的質量比分別限定在特定范圍內，以使得制備得到的電極膜具有較為優異的綜合電學性能。
20、在一些可選的實施方案中，單層電極膜的厚度為50～150μm。
21、上述技術方案中，將單層電極膜的厚度限定在特定范圍內，以使其具有較為理想的壓實密度和面密度，進而使得對應電池具有較為理想的綜合電學性能。
22、在一些可選的實施方案中，聚四氟乙烯的重均分子量為4×107～8×107。
23、上述技術方案中，采用特定重均分子量的聚四氟乙烯，具有粘結效果以及纖維化效果較好的優勢。
24、在一些可選的實施方案中，集流體為涂碳銅箔，且集流體的厚度為5～10μm。
25、上述技術方案中，采用涂碳銅箔作為集流體，更有利于制備干法電極；此外，進一步地將集流體的厚度限定在特定范圍內，以使其具有較為適宜的強度，從而能夠更好地負載并支撐電極膜。
26、第四方面，本申請實施例提供一種電池，包括如第三方面實施例提供的干法電極。
27、第五方面，本申請實施例提供一種用電設備，包括如第四方面實施例提供的電池。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種石墨負極材料，其特征在于，所述石墨負極材料為核殼結構，其中，內核為石墨，外殼為聚合物包覆層，所述聚合物包覆層能夠導離子但不能導電子。
2.根據權利要求1所述的石墨負極材料，其特征在于，所述聚合物包覆層的材質選自羧甲基纖維素、聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚偏氯乙烯中的至少一種。
3.根據權利要求2所述的石墨負極材料，其特征在于，所述聚合物包覆層的材質選自所述羧甲基纖維素、所述聚偏二氟乙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
4.根據權利要求1～3中任一項所述的石墨負極材料，其特征在于，所述石墨與所述聚合物包覆層的質量比為(95～96.5)：(0.5～2)。
5.一種如權利要求1～4中任一項所述的石墨負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的石墨負極材料的制備方法，其特征在于，所述包覆聚合物在所述聚合物溶液中的質量百分比為1～5％。
7.一種干法電極，其特征在于，包括集流體以及位于所述集流體的單側或雙側的電極膜，所述電極膜中包括如權利要求1～5中
8.根據權利要求7所述的干法電極，其特征在于，所述石墨負極材料在所述電極膜中的質量占比為96～98％，和/或，所述導電劑和所述聚四氟乙烯的質量比為(1.5～2.5)：(0.5～1.5)。
9.根據權利要求7所述的干法電極，其特征在于，單層所述電極膜的厚度為50～150μm。
10.根據權利要求7所述的干法電極，其特征在于，所述聚四氟乙烯的重均分子量為4×107～8×107。
11.根據權利要求7所述的干法電極，其特征在于，所述集流體為涂碳銅箔，且所述集流體的厚度為5～10μm。
12.一種電池，其特征在于，包括如權利要求7～11中任一項所述的干法電極。
13.一種用電設備，其特征在于，包括如權利要求12所述的電池。
...【技術特征摘要】
1.一種石墨負極材料，其特征在于，所述石墨負極材料為核殼結構，其中，內核為石墨，外殼為聚合物包覆層，所述聚合物包覆層能夠導離子但不能導電子。
2.根據權利要求1所述的石墨負極材料，其特征在于，所述聚合物包覆層的材質選自羧甲基纖維素、聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯和聚偏氯乙烯中的至少一種。
3.根據權利要求2所述的石墨負極材料，其特征在于，所述聚合物包覆層的材質選自所述羧甲基纖維素、所述聚偏二氟乙烯和所述聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
4.根據權利要求1～3中任一項所述的石墨負極材料，其特征在于，所述石墨與所述聚合物包覆層的質量比為(95～96.5)：(0.5～2)。
5.一種如權利要求1～4中任一項所述的石墨負極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的石墨負極材料的制備方法，其特征在于，所述包覆聚合物在所述聚合物溶液中的質量百分比為1～5％。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孟超，顧曉瑜，李進，劉明堯，黃文婷，王忠明，李濤，馮志鈺，廖程，
申請(專利權)人：廣汽埃安新能源汽車股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。