一种改性石墨碳材料及其制作方法

技术领域

本发明涉及石墨碳材料制备相关技术领域，具体为一种改性石墨碳材料及其制作方法。

背景技术

商品化锂离子电池主要采用石墨材料作为负极材料，不仅很好的满足了电子产品快速多变的发展要求，在混合电动车、军事和航天等高端领域更具有广阔的应用。目前，商品化的锂离子电池负极材料中石墨类负极材料占有较大的比重，石墨类材料又包括天然石墨、人造石墨。

石墨(graphite)是一种结晶形碳。六方晶系,为铁墨色至深灰色。密度2.25克/厘米3,硬度1.5,溶点3652℃,沸点4827℃。质软,有滑腻感,可导电。化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料,制作坩埚、电极、干电池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂

现有技术中石墨碳材料在加工过程中存在加工工艺复杂、成本较高的问题，因此发明人设计了一种改性石墨碳材料及其制作方法，解决上述技术问题，简化石墨碳材料制备工艺。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性石墨碳材料及其制作方法，解决了上述技术问题。

(二)技术方案

为实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案：

一种改性石墨碳材料及其制作方法，包括石墨碳材料、分散剂、水溶液和有机碳源液，包括以下步骤：

S1：原料称重准备：石墨50-80、水溶溶液30-60份、包覆剂10-18份、分散剂1-8份、有机碳源液18-24份、加热搅拌均匀，得到浆料；

S2：原料预处理：将S1步骤中的石墨碳材料导入高速搅拌机中进行粉碎处理，石墨和碳材料混合均匀，搅拌机搅拌速度120-180r/min,在此过程中加入分散剂和包覆剂进行混合，并进行烘干处理，得到混合物A；

S3：将S2步骤中的混合物A与水溶溶液和有机碳源液进行混合，在50-80℃温度环境下进行均匀搅拌，搅拌速度为10-20r/min，得到混合物B；

S4：将S3步骤中得到的混合物B置入烘干机中进行浓缩烘干，得到凝胶相，将凝胶相空冷至室温；

S5、将S4步骤中的烘干凝胶相置入高温炉进行烧结炭化处理，炭化过程惰性气体环境中进行，炭化温度1000-1500℃，并进行保温，保温时间24-48h，得到石墨碳材料粉末；

S6、将S5步骤中得到的石墨碳材料通过进行破碎处理，再通过球磨机进行粉碎处理，得到石墨碳材料粉末，石墨碳材料粉末颗粒度为100-200目，通过200目筛进行筛选颗粒度合格品。

优选的，所述石墨碳材料采用石墨烯、天然球形石墨和膨胀微粉石墨中的一种或多种混合。

优选的，所述S2步骤中的包覆剂采用酚醛树脂，分散剂采用无水乙醇。

优选的，所述S3步骤中的水溶溶液采用纯水溶液，有机碳源液采用糖类碳源液体。

优选的，所述S5步骤中的惰性气体采用氦气、氖气、氩气、氪气中的一种。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种改性石墨碳材料及其制作方法，具备以下有益效果：

该改性石墨碳材料及其制作方法，本技术方案采用石墨烯、天然球星石墨和膨胀微粉石墨，有效降低产品的原材料成本，最大限度的降低产品的加工工艺步骤，易于实现工业化生产，且石墨碳材料粉末颗粒尺寸大小均匀、分散性好，有效提高石墨碳材料粉末的综合使用质量。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

S1：原料称重准备：石墨50、水溶溶液30份、包覆剂10份、分散剂1份、有机碳源液18份、加热搅拌均匀，得到浆料，石墨碳材料采用石墨烯、天然球形石墨和膨胀微粉石墨中的一种或多种混合；

S2：原料预处理：将S1步骤中的石墨碳材料导入高速搅拌机中进行粉碎处理，石墨和碳材料混合均匀，搅拌机搅拌速度120/min,在此过程中加入分散剂和包覆剂进行混合，并进行烘干处理，得到混合物A，包覆剂采用酚醛树脂，分散剂采用无水乙醇；

S3：将S2步骤中的混合物A与水溶溶液和有机碳源液进行混合，在50℃温度环境下进行均匀搅拌，搅拌速度为10r/min，得到混合物B，水溶溶液采用纯水溶液，有机碳源液采用糖类碳源液体；

S4：将S3步骤中得到的混合物B置入烘干机中进行浓缩烘干，得到凝胶相，将凝胶相空冷至室温；

S5、将S4步骤中的烘干凝胶相置入高温炉进行烧结炭化处理，炭化过程惰性气体环境中进行，炭化温度1000℃，并进行保温，保温时间48h，得到石墨碳材料粉末，惰性气体采用氦气、氖气、氩气、氪气中的一种；

S6、将S5步骤中得到的石墨碳材料通过进行破碎处理，再通过球磨机进行粉碎处理，得到石墨碳材料粉末，石墨碳材料粉末颗粒度为100-200目，通过200目筛进行筛选颗粒度合格品。

实施例二：

S1：原料称重准备：石墨60、水溶溶液40份、包覆剂12份、分散剂3份、有机碳源液20份、加热搅拌均匀，得到浆料，石墨碳材料采用石墨烯、天然球形石墨和膨胀微粉石墨中的一种或多种混合；

S2：原料预处理：将S1步骤中的石墨碳材料导入高速搅拌机中进行粉碎处理，石墨和碳材料混合均匀，搅拌机搅拌速度140r/min,在此过程中加入分散剂和包覆剂进行混合，并进行烘干处理，得到混合物A，包覆剂采用酚醛树脂，分散剂采用无水乙醇；

S3：将S2步骤中的混合物A与水溶溶液和有机碳源液进行混合，在60℃温度环境下进行均匀搅拌，搅拌速度为15r/min，得到混合物B，水溶溶液采用纯水溶液，有机碳源液采用糖类碳源液体；

S4：将S3步骤中得到的混合物B置入烘干机中进行浓缩烘干，得到凝胶相，将凝胶相空冷至室温；

S5、将S4步骤中的烘干凝胶相置入高温炉进行烧结炭化处理，炭化过程惰性气体环境中进行，炭化温度1200℃，并进行保温，保温时间36h，得到石墨碳材料粉末，S5步骤中的惰性气体采用氦气、氖气、氩气、氪气中的一种；

S6、将S5步骤中得到的石墨碳材料通过进行破碎处理，再通过球磨机进行粉碎处理，得到石墨碳材料粉末，石墨碳材料粉末颗粒度为100-200目，通过200目筛进行筛选颗粒度合格品。

实施例三：

S1：原料称重准备：石墨80、水溶溶液60份、包覆剂18份、分散剂8份、有机碳源液24份、加热搅拌均匀，得到浆料，石墨碳材料采用石墨烯、天然球形石墨和膨胀微粉石墨中的一种或多种混合；

S2：原料预处理：将S1步骤中的石墨碳材料导入高速搅拌机中进行粉碎处理，石墨和碳材料混合均匀，搅拌机搅拌速度180r/min,在此过程中加入分散剂和包覆剂进行混合，并进行烘干处理，得到混合物A，包覆剂采用酚醛树脂，分散剂采用无水乙醇；

S3：将S2步骤中的混合物A与水溶溶液和有机碳源液进行混合，在80℃温度环境下进行均匀搅拌，搅拌速度为20r/min，得到混合物B，水溶溶液采用纯水溶液，有机碳源液采用糖类碳源液体；

S4：将S3步骤中得到的混合物B置入烘干机中进行浓缩烘干，得到凝胶相，将凝胶相空冷至室温；

S5、将S4步骤中的烘干凝胶相置入高温炉进行烧结炭化处理，炭化过程惰性气体环境中进行，炭化温度1500℃，并进行保温，保温时间24h，得到石墨碳材料粉末，惰性气体采用氦气、氖气、氩气、氪气中的一种；

S6、将S5步骤中得到的石墨碳材料通过进行破碎处理，再通过球磨机进行粉碎处理，得到石墨碳材料粉末，石墨碳材料粉末颗粒度为100-200目，通过200目筛进行筛选颗粒度合格品。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。