本發(fā)明涉及石墨材料，特別涉及一種基于硼化物催化劑調(diào)控石墨化度的方法。

背景技術(shù)：

1、碳材料具有儲鋰量高、原材料豐富、電極電位低、廉價、無毒和穩(wěn)定等優(yōu)點，得到了快速的發(fā)展。

2、鋰離子電池碳類負極材料主要是天然石墨和人造石墨。人造石墨的克容量和石墨化度關(guān)系很大，呈正相關(guān)性。因此，提高石墨化度可以達到增加人造石墨克容量，進而達到增加鋰離子電池能量密度的目的。

3、現(xiàn)有改善人造石墨石墨化度的方法主要有以下兩種：1、在原料端使用易石墨化、低硫含量的針狀焦作為生產(chǎn)人造石墨負極的原料，從而達到增加人造石墨石墨化度和克容量的目的；2、在石墨化過程中增加單噸人造石墨的送電量，增加石墨化過程的溫度和石墨化時間，從而達到增加人造石墨石墨化度和克容量的目的；3、目前已有硼(b)作為石墨化催化劑可以促進碳材料的石墨化的相關(guān)研究。

4、在專利cn202311025950.5中，研究了在碳化纖維體上引入硼催化劑再進行石墨化熱處理，可在低石墨化熱處理溫度下獲得較高模量的碳纖維，同時減少石墨化熱處理時間。硼化物選用硼酸和/或碳化硼粉末，通過碳化纖維體置于硼化物溶液中依次進行浸泡和干燥處理，使硼化物包覆在碳化纖維體的表面，然后進行石墨化熱處理。但是，在此種方式中，硼酸和/或碳化硼粉末主要是因其具有良好的耐高溫性能，可以在高溫石墨化熱處理過程中穩(wěn)定存在，并且有助于在高溫下形成穩(wěn)定的界面層，對于提高碳纖維的石墨化程度和界面性能非常重要。

5、目前的研究發(fā)現(xiàn)，在負極材料的制備過程中鐵元素的引入在石墨化過程中起到催化的作用，其可以提升石墨的有序度和石墨的容量；硼元素的引入可以增加石墨晶格的靈活性，使晶格扭曲并進一步提升石墨的容量，同時硼原子缺一個電子進入石墨晶格中可以改變石墨內(nèi)部的電子狀態(tài)，有利于鋰離子的嵌入，進而提升了石墨的充電性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于硼化物催化劑調(diào)控石墨化度的方法，以解決上述技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于硼化物催化劑調(diào)控石墨化度的方法，包括步驟：

3、s1，提供焦類前驅(qū)物；

4、s2，將針狀焦浸泡在氧化硼與硼化鐵的混合溶液中1-5min，干燥后得到硼催化焦類前驅(qū)體，其中，以b元素的mol比為0.8-1:1配置所述氧化硼與硼化鐵的混合溶液；

5、s3，將硼催化焦類前驅(qū)體進行石墨化處理。

6、進一步的，所述焦類前驅(qū)物為針狀焦。

7、進一步的，所述步驟s3中石墨化處理為在惰性氣氛下2300-2600℃進行石墨化處理約1-1.5h。

8、進一步的，所述步驟s3中石墨化處理為在惰性氣氛下2500℃進行石墨化處理約1.2h。

9、進一步的，所述混合溶液中氧化硼與硼化鐵的比例以b元素的mol比為1:1。

10、進一步的，所述混合溶液的固液比為7-8％。

11、進一步的，所述混合溶液的固液比為7.5％。

12、本發(fā)明還提供一種石墨負極材料，采用如上任一項所述的制備方法制得。

13、本發(fā)明還提供一種鋰離子電池負極集流體，所述負極集流體包括：導電基材以及涂覆于所述導電基材的一面或者兩面的負極漿料層，所述負極漿料層采用根據(jù)上述任一項所述的制備方法所制備。

14、本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，包括正極、電解液以及負極，其特征在于，所述負極包括如上所述的鋰離子電池負極集流體。

15、本發(fā)明的基于硼化物催化劑調(diào)控石墨化度的方法，包括步驟：s1，提供焦類前驅(qū)物；s2，將針狀焦浸泡在硼鐵化合物與氧化硼的混合溶液中1-5min，干燥后得到硼催化焦類前驅(qū)體，其中，以b元素的mol比為0.8-1:1配置所述氧化硼與硼化鐵的混合溶液；s3，將硼催化焦類前驅(qū)體進行石墨化處理。相比純硼，本發(fā)明的硼鐵化合物與氧化硼作為催化劑的復合效果更好，復合更好，硼化鐵在溫度足夠高，融化后與硼結(jié)合的催化效果更好。

技術(shù)特征：

1.一種基于硼化物催化劑調(diào)控石墨化度的方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦類前驅(qū)物為針狀焦。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s3中石墨化處理為在惰性氣氛下2300-2600℃進行石墨化處理約1-1.5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟s3中石墨化處理為在惰性氣氛下2500℃進行石墨化處理約1.2h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶液中氧化硼與硼化鐵的比例以b元素的mol比為1:1。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶液的固液比為7-8％。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合溶液的固液比為7.5％。

8.一種石墨負極材料，其特征在于：采用如權(quán)利要求1-6中任一項所述的制備方法制得。

9.一種鋰離子電池負極集流體，其特征在于，所述負極集流體包括：導電基材以及涂覆于所述導電基材的一面或者兩面的負極漿料層，所述負極漿料層采用根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的制備方法所制備。

10.一種鋰離子電池，包括正極、電解液以及負極，其特征在于，所述負極包括如權(quán)利要求9所述的鋰離子電池負極集流體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于硼化物催化劑調(diào)控石墨化度的方法，包括步驟：S1，提供焦類前驅(qū)物；S2，將針狀焦浸泡在硼鐵化合物與氧化硼的混合溶液中1?5min，干燥后得到硼催化焦類前驅(qū)體，其中，以B元素的mol比為0.8?1:1配置所述氧化硼與硼化鐵的混合溶液；S3，將硼催化焦類前驅(qū)體進行石墨化處理。相比純硼，本發(fā)明的硼鐵化合物與氧化硼作為催化劑的復合效果更好，復合更好，硼化鐵在溫度足夠高，融化后與硼結(jié)合的催化效果更好。

技術(shù)研發(fā)人員：龔俊,李業(yè)軍,龔進,劉永清
受保護的技術(shù)使用者：湖南博邦山河新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26