1.本发明涉及电极材料制备技术领域，尤其涉及一种电极、电极材料及其制备方法。
背景技术：
2.电极是电池中与电解质溶液发生氧化还原反应的部件。电极有正负之分。为改善电极快充和低温性能，以往采用软碳或硬碳对石墨进行包覆。包覆过多时，首次效率降低太大。另外，包覆的活性碳层所形成的固固态电解质膜活性高，高温下稳定性较差。
技术实现要素：
3.本发明的目的是提供一种电极、电极材料及其制备方法，提升电极的首次效率，固态电解质界面膜更加稳定，提升电极的循环稳定性、高温稳定性以及低温放电性能。
4.本发明公开了一种电极材料，包括电极主材、碳材和氟化锂；其中，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1∶(0.01～0.5)∶ (0.001～0.20)。
5.可选地，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1∶(0.02～ 0.05)∶(0.002～0.005)。
6.可选地，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1∶0.03∶0.003。
7.可选地，所述氟化锂的粒径为0.01～5μm。
8.可选地，所述氟化锂的粒径为0.02～0.2μm。
9.可选地，所述碳材的来源为蔗糖、树脂、沥青中的一种或多种。
10.本发明公开了一种电极，采用电极材料制成，所述电极材料包括电极主材和改性功能层，所述改性功能层包裹在所述电极主材表面上；所述改性功能层包括碳材和氟化锂，所述氟化锂混合在所述碳材中。
11.本发明公开了一种电极材料制备方法，应用于如上所述的电极材料制备，其特征在于，包括步骤：
12.将氟化锂加入到碳源中并搅拌，形成氟化锂改性碳源；
13.将氟化锂改性碳源与电极主材进行混捏，使氟化锂改性碳源覆盖电极主材表面，高温碳化，得到电极材料。
14.可选地，所述料制备方法还包括步骤：
15.对电极材料进行
振动筛分，高压气流破碎，使得电极材料通过网孔大小不同的筛网。
16.本发明公开了一种电极，其特征在于，采用上所述的电极材料制备。
17.本发明的电极材料，其制作的电极由于氟化锂材料优异的稳定性以及锂离子传导性，使得电解液在石墨界面上的副反应减少，首次效率得到提升的同时，固态电解质界面膜更加稳定，有效改善锂离子电芯的循环稳定性和高温稳定性；锂离子传导效率增强，降低锂离子在石墨负极上嵌入、脱出的阻力，使得电芯的低温放电性能得到改善。
具体实施方式
18.需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
19.下面参考可选的实施例对本发明作详细说明。
20.作为本发明的一实施例，公开了一种电极材料，包括电极主材、碳材和氟化锂；其中，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1∶ (0.01～0.5)∶(0.001～0.20)。
21.优选地，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1∶(0.02～ 0.05)∶(0.002～0.005)。具体地，电极主材、碳材和氟化锂的质量比可以为1∶0.02∶0.002、1∶0.05∶0.005、1∶0.03∶0.003、 1∶0.04∶0.004。优选地，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为 1∶0.03∶0.003。
22.具体地，所述氟化锂的粒径为0.01～5μm。优选地，所述氟化锂的粒径为0.02～0.2μm，氟化锂的粒径小，可以降低包裹厚度，电极材料最终的颗粒小，满足粒径要求。
23.具体地，所述碳材的来源为蔗糖、树脂、沥青中的一种或多种，优选为沥青，量大且成本低。电极主材为石墨或硅电极等。电极主材为石墨时，石墨包括天然石墨、天然球形石墨、天然鳞片石墨、人造石墨、中间相炭微球中的一种或多种。优选地，石墨为颗粒状材料，粒径大小为1μm-50μm。
24.本发明的电极材料，其制作的电极由于氟化锂材料优异的稳定性以及锂离子传导性，使得电解液在石墨界面上的副反应减少，首次效率得到提升的同时，固态电解质界面膜更加稳定，有效改善锂离子电芯的循环稳定性和高温稳定性；锂离子传导效率增强，降低锂离子在石墨负极上嵌入、脱出的阻力，使得电芯的低温放电性能得到改善。
25.本实施例还公开了一种电极材料制备方法，应用于如上所述的电极材料制备，包括步骤：
26.将氟化锂加入到碳源中并搅拌，形成氟化锂改性碳源；
27.将氟化锂改性碳源与电极主材进行混捏，使氟化锂改性碳源覆盖电极主材表面，高温碳化，得到电极材料。
28.具体地，将氟化锂加入到碳源中，并在50～100℃下搅拌。碳源为沥青，形成氟化锂改性沥青。
29.电极主材为石墨。将氟化锂改性沥青与石墨进行混捏，让氟化锂改性沥青覆盖住石墨颗粒表面，然后送入高温炭化炉中进行碳化，得到电极材料。该电极材料氟化锂改性沥青包覆石墨。
30.进一步地，所述料制备方法还包括步骤：对电极材料进行振动筛分，高压气流破碎，使得电极材料通过网孔大小不同的筛网。通过高压气流吹动电极材料，使软结合的颗粒分开，然后通过网孔大小不同的筛网，可以将去除过细、过大的电极材料颗粒。
31.实验例1
32.1.准确称取1.0kg普通沥青，0.1kg纳米氟化锂，进行高速混合 1h，混合均匀后备用；
33.2.准确称取20kg人造石墨、0.8kg纳米氟化锂改性沥青，进行混合1h；
34.3.将混合好的物料送入炭化炉中，以100℃/h的升温速率升温至 1300℃进行高温
炭化；
35.4.待炭化结束后，自然冷却至室温进行振动筛分，得到所要发明的电极材料，采用铝塑膜抽真空后备用。
36.实验例2
37.1.准确称取1.0kg普通沥青，0.15kg纳米氟化锂，进行高速混合1h，混合均匀后备用；
38.2.准确称取20kg人造石墨、0.8kg纳米氟化锂改性沥青，进行混合1h；
39.3.将混合好的物料送入炭化炉中，以100℃/h的升温速率升温至 1300℃进行高温炭化；
40.4.待炭化结束后，自然冷却至室温进行振动筛分，得到所要发明的电极材料，采用铝塑膜抽真空后备用。
41.实验例3
42.1.准确称取1.0kg普通沥青，0.2kg纳米氟化锂，进行高速混合 1h，混合均匀后备用；
43.2.准确称取20kg人造石墨、0.8kg纳米氟化锂改性沥青，进行混合1h；
44.3.将混合好的物料送入炭化炉中，以100℃/h的升温速率升温至 1300℃进行高温炭化；
45.4.待炭化结束后，自然冷却至室温进行振动筛分，得到所要发明的电极材料，采用铝塑膜抽真空后备用。
46.实验例4
47.1.准确称取1.0kg普通沥青，0.25kg纳米氟化锂，进行高速混合1h，混合均匀后备用；
48.2.准确称取20kg人造石墨、0.8kg纳米氟化锂改性沥青，进行混合1h；
49.3.将混合好的物料送入炭化炉中，以100℃/h的升温速率升温至 1300℃进行高温炭化；
50.4.待炭化结束后，自然冷却至室温进行振动筛分，得到所要发明的电极材料，采用铝塑膜抽真空后备用。
51.实验例5
52.1.准确称取1.0kg普通沥青，0.3kg纳米氟化锂，进行高速混合 1h，混合均匀后备用；
53.2.准确称取20kg人造石墨、0.8kg纳米氟化锂改性沥青，进行混合1h；
54.3.将混合好的物料送入炭化炉中，以100℃/h的升温速率升温至 1300℃进行高温炭化；
55.4.待炭化结束后，自然冷却至室温进行振动筛分，得到所要发明的电极材料，采用铝塑膜抽真空后备用。
56.对比例1
57.制备普通沥青包覆的石墨电极材料：
58.1.准确称取20kg人造石墨、0.8kg普通沥青，进行混合1h；
59.2.将混合好的物料送入炭化炉中，以100℃/h的升温速率升温至 1300℃进行高温
炭化；
60.3.待炭化结束后，自然冷却至室温进行振动筛分，得到所要发明的电极材料，采用铝塑膜抽真空后备用。
61.将对比例1以及实施例1至5中制备出的电极材料做成电极，对电极进行测试。
62.将钴酸锂、导电剂sp、粘结剂聚偏氟乙烯(pvdf)在氮甲基吡咯烷酮(nmp)溶剂中混合均匀，钴酸锂、导电剂和粘结剂的质量比为 97.0∶1.4∶1.6，将混合均匀的浆料通过挤压设备涂覆在铝箔上，烘干、辊压、分条后，制得锂离子正极片。
63.将对比例1制备出的电极材料、实施例1至5制备出的电极材料，分别与分散剂羧甲基纤维素钠cmc、粘结剂改性丁苯橡胶(sbr)在水中混合均匀，电极材料、分散剂和粘结剂的质量比为97.5∶1.2∶1.3。将混合均匀的浆料通过挤压设备涂覆在铜箔上，烘干、辊压、分条后，制得锂离子负极片。
64.使用上述正、电极片，电解液采用1mol/l六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯、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+粘结剂的
复合材料，组装成416080卷绕式锂离子电芯，测试电压范围为3.0-4.45v。
65.如表1所示，由实验例1至5的纳米氟化锂改性石墨电极材料装配而成的电极，在首次效率、25℃循环性能、45℃循环性能、低温放电性能、高温存储性能上均优于对比例1的普通沥青改性的石墨电极材料电极。
66.锂离子电芯性能测试：
[0067][0068]
表1
[0069]
如表1所示，与对比例1的电极相比，实验例1至5的电极由于氟化锂材料优异的稳定性以及锂离子传导性，使得电解液在石墨界面上的副反应减少，首次效率得到提升的同时，固态电解质界面膜更加稳定，有效改善锂离子电芯的循环稳定性和高温稳定性；锂离子传导效率增强，降低锂离子在石墨负极上嵌入、脱出的阻力，使得电芯的低温放电性能得到改善。
[0070]
作为本发明的另一实施例，还公开了一种电极，采用上述的电极材料制成，所述电极材料包括电极主材和改性功能层，所述改性功能层包裹在所述电极主材表面上；所述改
性功能层包括碳材和氟化锂，所述氟化锂混合在所述碳材中。
[0071]
通过在碳材中混合氟化锂形成改性功能层，并包裹在电极主材表面上，氟化锂材料优异的稳定性以及锂离子传导性，使得电解液在石墨界面上的副反应减少，首次效率得到提升的同时，固态电解质界面膜更加稳定，有效改善锂离子电芯的循环稳定性和高温稳定性；锂离子传导效率增强，降低锂离子在石墨负极上嵌入、脱出的阻力，使得电芯的低温放电性能得到改善。
[0072]
作为本发明的另一实施例，还公开了一种电极，采用如上所述的电极材料制备。
[0073]
需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，只要能实施本方案，都应当视为属于本发明的保护范围。
[0074]
以上内容是结合具体的可选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。技术特征：
1.一种电极材料，其特征在于，包括电极主材、碳材和氟化锂；其中，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1：(0.01～0.5)：(0.001～0.20)。2.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1:(0.02～0.05):(0.002～0.005)。3.如权利要求2所述的电极材料，其特征在于，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1:0.03:0.003。4.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述氟化锂的粒径为0.01～5μm。5.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述氟化锂的粒径为0.02～0.2μm。6.如权利要求1所述的电极材料，其特征在于，所述碳材的来源为蔗糖、树脂、沥青中的一种或多种。7.一种电极，采用电极材料制成，其特征在于，所述电极材料包括电极主材和改性功能层，所述改性功能层包裹在所述电极主材表面上；所述改性功能层包括碳材和氟化锂，所述氟化锂混合在所述碳材中。8.一种电极材料制备方法，应用于如权利要求1至6任一项所述的电极材料制备，其特征在于，包括步骤：将氟化锂加入到碳源中并搅拌，形成氟化锂改性碳源；将氟化锂改性碳源与电极主材进行混捏，使氟化锂改性碳源覆盖电极主材表面，高温碳化，得到电极材料。9.如权利要求8所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述料制备方法还包括步骤：对电极材料进行振动筛分，高压气流破碎，使得电极材料通过网孔大小不同的筛网。10.一种电极，其特征在于，采用1至6任一项所述的电极材料制备。
技术总结
本发明公开了一种电极、电极材料及其制备方法，包括电极主材、碳材和氟化锂；其中，所述电极主材、碳材和氟化锂的质量比为1：(0.01～0.5)：(0.001～0.20)。电极由于氟化锂材料优异的稳定性以及锂离子传导性，使得电解液在石墨界面上的副反应减少，首次效率得到提升的同时，固态电解质界面膜更加稳定，有效改善锂离子电芯的循环稳定性和高温稳定性；锂离子传导效率增强，降低锂离子在石墨负极上嵌入、脱出的阻力，使得电芯的低温放电性能得到改善。使得电芯的低温放电性能得到改善。
技术研发人员：蒋珊 张昌明
受保护的技术使用者：惠州市豪鹏科技有限公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/5/6
声明：
“电极、电极材料及其制备方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：惠州市豪鹏科技有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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