(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111603411.6 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 陕西煤业 化工技术研究院有限责任 公司 地址 710100 陕西省西安市航天基地神舟 七路166号 申请人 西北工业大 学 (72)发明人 胡朝文　邵乐　高昕瑾　路通　 胡秋晨　米吉福　谢科予　沈超　 张秦怡　张贵录　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 王艾华 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01)H01M 4/587(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) B82Y 30/00(2011.01) (54)发明名称 一种石墨负极材料及其制备方法及一种锂 电池 (57)摘要 本发明公开了一种石墨负极材料及其制备 方法及一种锂电池， 石墨负极材料的制备方法包 括以下步骤： 向石墨中加入可溶性的锌盐以及可 溶性的钴盐， 得到第一反应液； 向第一反应液中 加入含氮有机化合物， 搅拌反应， 得到第二反应 液； 获取第二反应液中的沉淀， 并对沉淀进行热 处理， 得到所述石墨负极材料； 含氮有机化合物 与锌离子和钴离子可形成双金属的有机金属框 架化合物； 热处理温度可使锌单质气化。 该石墨 负极材料由于锌离子同时存在于框架结构中， 阻 止了钴离子在热处理过程中的团聚， 可有效降低 钴金属单质的颗粒尺寸， 使其在 石墨负极材料表 面的分布更加均匀， 提高钴金属单质的比表面 积， 具有更多的反应活性位点， 有效改善石墨负 极材料的电荷 传输能力。 权利要求书1页 说明书8页 附图2页 CN 114335538 A 2022.04.12 CN 114335538 A 1.一种石墨负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 向石墨中加入可 溶性的锌盐以及可 溶性的钴盐， 得到第一反应液； S2： 向第一反应液中加入含氮有机化合物， 搅拌反应， 得到锌/钴双金属有机金属框架 化合物； S3： 对锌/钴双金属有机金属框架化合物进行热解， 使锌单质气化， 得到表面含有钴金 属单质的石墨负极材 料。 2.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 含氮有机化 合物为2‑甲基咪唑。 3.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 可溶性的锌盐为硝酸锌、 醋酸锌、 氯化锌或硫酸锌中的一种或多种。 4.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 可溶性的钴盐为硫酸钴、 硝酸钴以及氯化钴中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤S1中向石墨中加入可溶性的锌盐以及可溶性的钴盐之前采用阴离子表面活性剂对石 墨表面进 行预处理； 所述阴离子表面活性剂为聚苯乙烯磺酸钠、 十二烷基磺酸钠、 十二烷基 苯磺酸钠中的一种或多种。 6.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤S1中逐滴向石墨中加入可 溶性的锌盐以及可 溶性的钴盐。 7.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 第一反应液中可 溶性的锌盐以及可 溶性的钴盐的摩尔比(1:3)～(3:1)。 8.根据权利要求1所述的一种用于低温的石墨负极材料的制备方法， 其特征在于， 所述 热解温度为9 20℃～10 00℃。 9.一种石墨负极材料， 其特征在于， 通过权利要求1 ‑8所述的制备方法制得； 所述石墨 负极材料中表面负载有钴纳米颗粒； 所述钴纳米颗粒平均尺寸 为10～20nm。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 包含权利要求9中的石墨负极材料； 所述锂离子电池 在0℃时的0.1C倍 率嵌锂性能为16 0～250mAh/g。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114335538 A 2一种石墨负极材料及其制备方 法及一种锂电池 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池技术领域， 涉及一种石墨负极材料及其制备方法及一种锂 电池。 背景技术 [0002]锂离子电池由于具有高能量密度和长循环寿命等显著优点， 在日常生产好生活中 得到了越来越广泛的应用。 有效提高其快充和 低温性能是进一步拓宽锂离子电池应用市场 的关键。 目前研究表明， 石墨负极材料对锂离子电池的快充和 低温性能有着 重要影响， 其电 荷传递能力是快充嵌锂和 低温嵌锂的决速步骤。 因此， 提高石墨负极材料的电荷传递能力， 降低电荷 传递阻抗， 是优化快充性能和低温性能的关键 。 [0003]现有采用金属有机框架材料包覆石墨材料， 再通过热处理在石墨表面形成金属单 质纳米颗粒， 如钴纳米颗粒以及多孔结构， 钴金属纳米颗粒一方面增强了石墨负极材料 的 电子导电性， 另一方面其表面与N元的配位结构以及表面氧化物等存在形式对Li+存在较强 的吸附作用， 两者结合起来共同提高了Li+电荷传递步骤动力学， 因此可以一定高程度上提 高石墨负极材料 的电荷传递能力。 但由于热处理过程中钴金属纳米颗粒 的团聚， 致使钴金 属纳米颗粒的尺寸较大， 严重影响该石墨负极材 料的电荷 传递能力。 发明内容 [0004]针对现有技术中存在的问题， 本发明提供一种石墨负极材料及 其制备方法及 一种 锂电池， 从而实现有效提高石墨负极材 料的电荷 传输性能。 [0005]本发明是通过以下技 术方案来实现： [0006]一种石墨负极材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0007]S1： 向石墨中加入可 溶性的锌盐以及可 溶性的钴盐， 得到第一反应液； [0008]S2： 向第一反应液中加入含氮有机化合物， 搅拌反应， 得到锌/钴双金属有机金属 框架化合物； [0009]S3： 对锌/钴双金属有机金属框架化合物进行热解， 使锌单质气化， 得到表面含有 钴金属单质的石墨负极材 料。 [0010]优选的， 所述含氮有机化 合物为2‑甲基咪唑。 [0011]优选的， 所述可 溶性的锌盐为硝酸锌、 醋酸锌、 氯化锌或硫酸锌中的一种或多种。 [0012]优选的， 所述可 溶性的钴盐为硫酸钴、 硝酸钴以及氯化钴中的一种或多种。 [0013]优选的， 所述步骤S1中向石墨中加入可溶性的锌盐以及可溶性的钴盐之前采用阴 离子表面活性剂对石墨表面进行预处理； 所述阴离子表面活性剂为聚苯乙烯磺酸钠、 十二 烷基磺酸钠、 十二 烷基苯磺酸钠中的一种或多种。 [0014]优选的， 所述 步骤S1中逐滴向石墨中加入可 溶性的锌盐以及可 溶性的钴盐。 [0015]优选的， 所述第一反应液中可溶性的锌盐以及可溶性的钴盐的摩尔比(1:3)～(3: 1)。说　明　书 1/8 页 3 CN 114335538 A 3