1.本發(fā)明涉及電極材料制備技術領域，尤其涉及一種電極、電極材料及其制備方法。

背景技術：

2.電極是電池中與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應的部件。電極有正負之分。為改善電極快充和低溫性能，以往采用軟碳或硬碳對石墨進行包覆。包覆過多時，首次效率降低太大。另外，包覆的活性碳層所形成的固固態(tài)電解質(zhì)膜活性高，高溫下穩(wěn)定性較差。

技術實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的是提供一種電極、電極材料及其制備方法，提升電極的首次效率，固態(tài)電解質(zhì)界面膜更加穩(wěn)定，提升電極的循環(huán)穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性以及低溫放電性能。

4.本發(fā)明公開了一種電極材料，包括電極主材、碳材和氟化鋰；其中，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1∶(0.01～0.5)∶ (0.001～0.20)。

5.可選地，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1∶(0.02～ 0.05)∶(0.002～0.005)。

6.可選地，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1∶0.03∶0.003。

7.可選地，所述氟化鋰的粒徑為0.01～5μm。

8.可選地，所述氟化鋰的粒徑為0.02～0.2μm。

9.可選地，所述碳材的來源為蔗糖、樹脂、瀝青中的一種或多種。

10.本發(fā)明公開了一種電極，采用電極材料制成，所述電極材料包括電極主材和改性功能層，所述改性功能層包裹在所述電極主材表面上；所述改性功能層包括碳材和氟化鋰，所述氟化鋰混合在所述碳材中。

11.本發(fā)明公開了一種電極材料制備方法，應用于如上所述的電極材料制備，其特征在于，包括步驟：

12.將氟化鋰加入到碳源中并攪拌，形成氟化鋰改性碳源；

13.將氟化鋰改性碳源與電極主材進行混捏，使氟化鋰改性碳源覆蓋電極主材表面，高溫碳化，得到電極材料。

14.可選地，所述料制備方法還包括步驟：

15.對電極材料進行振動篩分，高壓氣流破碎，使得電極材料通過網(wǎng)孔大小不同的篩網(wǎng)。

16.本發(fā)明公開了一種電極，其特征在于，采用上所述的電極材料制備。

17.本發(fā)明的電極材料，其制作的電極由于氟化鋰材料優(yōu)異的穩(wěn)定性以及鋰離子傳導性，使得電解液在石墨界面上的副反應減少，首次效率得到提升的同時，固態(tài)電解質(zhì)界面膜更加穩(wěn)定，有效改善鋰離子電芯的循環(huán)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；鋰離子傳導效率增強，降低鋰離子在石墨負極上嵌入、脫出的阻力，使得電芯的低溫放電性能得到改善。

具體實施方式

18.需要理解的是，這里所使用的術語、公開的具體結構和功能細節(jié)，僅僅是為了描述具體實施例，是代表性的，但是本發(fā)明可以通過許多替換形式來具體實現(xiàn)，不應被解釋成僅受限于這里所闡述的實施例。

19.下面參考可選的實施例對本發(fā)明作詳細說明。

20.作為本發(fā)明的一實施例，公開了一種電極材料，包括電極主材、碳材和氟化鋰；其中，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1∶ (0.01～0.5)∶(0.001～0.20)。

21.優(yōu)選地，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1∶(0.02～ 0.05)∶(0.002～0.005)。具體地，電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比可以為1∶0.02∶0.002、1∶0.05∶0.005、1∶0.03∶0.003、 1∶0.04∶0.004。優(yōu)選地，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為 1∶0.03∶0.003。

22.具體地，所述氟化鋰的粒徑為0.01～5μm。優(yōu)選地，所述氟化鋰的粒徑為0.02～0.2μm，氟化鋰的粒徑小，可以降低包裹厚度，電極材料最終的顆粒小，滿足粒徑要求。

23.具體地，所述碳材的來源為蔗糖、樹脂、瀝青中的一種或多種，優(yōu)選為瀝青，量大且成本低。電極主材為石墨或硅電極等。電極主材為石墨時，石墨包括天然石墨、天然球形石墨、天然鱗片石墨、人造石墨、中間相炭微球中的一種或多種。優(yōu)選地，石墨為顆粒狀材料，粒徑大小為1μm-50μm。

24.本發(fā)明的電極材料，其制作的電極由于氟化鋰材料優(yōu)異的穩(wěn)定性以及鋰離子傳導性，使得電解液在石墨界面上的副反應減少，首次效率得到提升的同時，固態(tài)電解質(zhì)界面膜更加穩(wěn)定，有效改善鋰離子電芯的循環(huán)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；鋰離子傳導效率增強，降低鋰離子在石墨負極上嵌入、脫出的阻力，使得電芯的低溫放電性能得到改善。

25.本實施例還公開了一種電極材料制備方法，應用于如上所述的電極材料制備，包括步驟：

26.將氟化鋰加入到碳源中并攪拌，形成氟化鋰改性碳源；

27.將氟化鋰改性碳源與電極主材進行混捏，使氟化鋰改性碳源覆蓋電極主材表面，高溫碳化，得到電極材料。

28.具體地，將氟化鋰加入到碳源中，并在50～100℃下攪拌。碳源為瀝青，形成氟化鋰改性瀝青。

29.電極主材為石墨。將氟化鋰改性瀝青與石墨進行混捏，讓氟化鋰改性瀝青覆蓋住石墨顆粒表面，然后送入高溫炭化爐中進行碳化，得到電極材料。該電極材料氟化鋰改性瀝青包覆石墨。

30.進一步地，所述料制備方法還包括步驟：對電極材料進行振動篩分，高壓氣流破碎，使得電極材料通過網(wǎng)孔大小不同的篩網(wǎng)。通過高壓氣流吹動電極材料，使軟結合的顆粒分開，然后通過網(wǎng)孔大小不同的篩網(wǎng)，可以將去除過細、過大的電極材料顆粒。

31.實驗例1

32.1.準確稱取1.0kg普通瀝青，0.1kg納米氟化鋰，進行高速混合 1h，混合均勻后備用；

33.2.準確稱取20kg人造石墨、0.8kg納米氟化鋰改性瀝青，進行混合1h；

34.3.將混合好的物料送入炭化爐中，以100℃/h的升溫速率升溫至 1300℃進行高溫

炭化；

35.4.待炭化結束后，自然冷卻至室溫進行振動篩分，得到所要發(fā)明的電極材料，采用鋁塑膜抽真空后備用。

36.實驗例2

37.1.準確稱取1.0kg普通瀝青，0.15kg納米氟化鋰，進行高速混合1h，混合均勻后備用；

38.2.準確稱取20kg人造石墨、0.8kg納米氟化鋰改性瀝青，進行混合1h；

39.3.將混合好的物料送入炭化爐中，以100℃/h的升溫速率升溫至 1300℃進行高溫炭化；

40.4.待炭化結束后，自然冷卻至室溫進行振動篩分，得到所要發(fā)明的電極材料，采用鋁塑膜抽真空后備用。

41.實驗例3

42.1.準確稱取1.0kg普通瀝青，0.2kg納米氟化鋰，進行高速混合 1h，混合均勻后備用；

43.2.準確稱取20kg人造石墨、0.8kg納米氟化鋰改性瀝青，進行混合1h；

44.3.將混合好的物料送入炭化爐中，以100℃/h的升溫速率升溫至 1300℃進行高溫炭化；

45.4.待炭化結束后，自然冷卻至室溫進行振動篩分，得到所要發(fā)明的電極材料，采用鋁塑膜抽真空后備用。

46.實驗例4

47.1.準確稱取1.0kg普通瀝青，0.25kg納米氟化鋰，進行高速混合1h，混合均勻后備用；

48.2.準確稱取20kg人造石墨、0.8kg納米氟化鋰改性瀝青，進行混合1h；

49.3.將混合好的物料送入炭化爐中，以100℃/h的升溫速率升溫至 1300℃進行高溫炭化；

50.4.待炭化結束后，自然冷卻至室溫進行振動篩分，得到所要發(fā)明的電極材料，采用鋁塑膜抽真空后備用。

51.實驗例5

52.1.準確稱取1.0kg普通瀝青，0.3kg納米氟化鋰，進行高速混合 1h，混合均勻后備用；

53.2.準確稱取20kg人造石墨、0.8kg納米氟化鋰改性瀝青，進行混合1h；

54.3.將混合好的物料送入炭化爐中，以100℃/h的升溫速率升溫至 1300℃進行高溫炭化；

55.4.待炭化結束后，自然冷卻至室溫進行振動篩分，得到所要發(fā)明的電極材料，采用鋁塑膜抽真空后備用。

56.對比例1

57.制備普通瀝青包覆的石墨電極材料：

58.1.準確稱取20kg人造石墨、0.8kg普通瀝青，進行混合1h；

59.2.將混合好的物料送入炭化爐中，以100℃/h的升溫速率升溫至 1300℃進行高溫

炭化；

60.3.待炭化結束后，自然冷卻至室溫進行振動篩分，得到所要發(fā)明的電極材料，采用鋁塑膜抽真空后備用。

61.將對比例1以及實施例1至5中制備出的電極材料做成電極，對電極進行測試。

62.將鈷酸鋰、導電劑sp、粘結劑聚偏氟乙烯(pvdf)在氮甲基吡咯烷酮(nmp)溶劑中混合均勻，鈷酸鋰、導電劑和粘結劑的質(zhì)量比為 97.0∶1.4∶1.6，將混合均勻的漿料通過擠壓設備涂覆在鋁箔上，烘干、輥壓、分條后，制得鋰離子正極片。

63.將對比例1制備出的電極材料、實施例1至5制備出的電極材料，分別與分散劑羧甲基纖維素鈉cmc、粘結劑改性丁苯橡膠(sbr)在水中混合均勻，電極材料、分散劑和粘結劑的質(zhì)量比為97.5∶1.2∶1.3。將混合均勻的漿料通過擠壓設備涂覆在銅箔上，烘干、輥壓、分條后，制得鋰離子負極片。

64.使用上述正、電極片，電解液采用1mol/l六氟磷酸鋰的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯等的溶液，隔膜采用8微米厚的聚乙烯+陶瓷+粘結劑的復合材料，組裝成416080卷繞式鋰離子電芯，測試電壓范圍為3.0-4.45v。

65.如表1所示，由實驗例1至5的納米氟化鋰改性石墨電極材料裝配而成的電極，在首次效率、25℃循環(huán)性能、45℃循環(huán)性能、低溫放電性能、高溫存儲性能上均優(yōu)于對比例1的普通瀝青改性的石墨電極材料電極。

66.鋰離子電芯性能測試：

[0067][0068]

表1

[0069]

如表1所示，與對比例1的電極相比，實驗例1至5的電極由于氟化鋰材料優(yōu)異的穩(wěn)定性以及鋰離子傳導性，使得電解液在石墨界面上的副反應減少，首次效率得到提升的同時，固態(tài)電解質(zhì)界面膜更加穩(wěn)定，有效改善鋰離子電芯的循環(huán)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；鋰離子傳導效率增強，降低鋰離子在石墨負極上嵌入、脫出的阻力，使得電芯的低溫放電性能得到改善。

[0070]

作為本發(fā)明的另一實施例，還公開了一種電極，采用上述的電極材料制成，所述電極材料包括電極主材和改性功能層，所述改性功能層包裹在所述電極主材表面上；所述改

性功能層包括碳材和氟化鋰，所述氟化鋰混合在所述碳材中。

[0071]

通過在碳材中混合氟化鋰形成改性功能層，并包裹在電極主材表面上，氟化鋰材料優(yōu)異的穩(wěn)定性以及鋰離子傳導性，使得電解液在石墨界面上的副反應減少，首次效率得到提升的同時，固態(tài)電解質(zhì)界面膜更加穩(wěn)定，有效改善鋰離子電芯的循環(huán)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；鋰離子傳導效率增強，降低鋰離子在石墨負極上嵌入、脫出的阻力，使得電芯的低溫放電性能得到改善。

[0072]

作為本發(fā)明的另一實施例，還公開了一種電極，采用如上所述的電極材料制備。

[0073]

需要說明的是，本方案中涉及到的各步驟的限定，在不影響具體方案實施的前提下，并不認定為對步驟先后順序做出限定，寫在前面的步驟可以是在先執(zhí)行的，也可以是在后執(zhí)行的，甚至也可以是同時執(zhí)行的，只要能實施本方案，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。

[0074]

以上內(nèi)容是結合具體的可選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。技術特征：

1.一種電極材料，其特征在于，包括電極主材、碳材和氟化鋰；其中，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1：(0.01～0.5)：(0.001～0.20)。2.如權利要求1所述的電極材料，其特征在于，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1:(0.02～0.05):(0.002～0.005)。3.如權利要求2所述的電極材料，其特征在于，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1:0.03:0.003。4.如權利要求1所述的電極材料，其特征在于，所述氟化鋰的粒徑為0.01～5μm。5.如權利要求1所述的電極材料，其特征在于，所述氟化鋰的粒徑為0.02～0.2μm。6.如權利要求1所述的電極材料，其特征在于，所述碳材的來源為蔗糖、樹脂、瀝青中的一種或多種。7.一種電極，采用電極材料制成，其特征在于，所述電極材料包括電極主材和改性功能層，所述改性功能層包裹在所述電極主材表面上；所述改性功能層包括碳材和氟化鋰，所述氟化鋰混合在所述碳材中。8.一種電極材料制備方法，應用于如權利要求1至6任一項所述的電極材料制備，其特征在于，包括步驟：將氟化鋰加入到碳源中并攪拌，形成氟化鋰改性碳源；將氟化鋰改性碳源與電極主材進行混捏，使氟化鋰改性碳源覆蓋電極主材表面，高溫碳化，得到電極材料。9.如權利要求8所述的電極材料制備方法，其特征在于，所述料制備方法還包括步驟：對電極材料進行振動篩分，高壓氣流破碎，使得電極材料通過網(wǎng)孔大小不同的篩網(wǎng)。10.一種電極，其特征在于，采用1至6任一項所述的電極材料制備。

技術總結

本發(fā)明公開了一種電極、電極材料及其制備方法，包括電極主材、碳材和氟化鋰；其中，所述電極主材、碳材和氟化鋰的質(zhì)量比為1：(0.01～0.5)：(0.001～0.20)。電極由于氟化鋰材料優(yōu)異的穩(wěn)定性以及鋰離子傳導性，使得電解液在石墨界面上的副反應減少，首次效率得到提升的同時，固態(tài)電解質(zhì)界面膜更加穩(wěn)定，有效改善鋰離子電芯的循環(huán)穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性；鋰離子傳導效率增強，降低鋰離子在石墨負極上嵌入、脫出的阻力，使得電芯的低溫放電性能得到改善。使得電芯的低溫放電性能得到改善。

技術研發(fā)人員：蔣珊 張昌明

受保護的技術使用者：惠州市豪鵬科技有限公司

技術研發(fā)日：2021.11.19

技術公布日：2022/5/6