(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 202111604997.8 (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 高昕瑾　胡朝文　邵乐　谢科予　 沈超　路通　胡秋晨　米吉福　 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 4/36(2006.01)H01M 4/583(2010.01) H01M 4/60(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) C01B 32/21(2017.01) (54)发明名称 一种用于低温的石墨负极材料及其制备方 法及一种锂电池 (57)摘要 本发明公开了一种用于低温的石墨负极材 料及其制备方法及一种锂电池， 其石墨负极材料 包括以下步骤： 在石墨表面构筑包含有钴的含氮 有机金属框架化合物， 得到包覆钴的含氮有机金 属框架化合物的石墨材料； 对包覆钴的含氮有机 金属框架化合物的石墨材料进行热解处理， 得到 所述用于低温的石墨负极材料。 该石墨负极材料 表面具有多孔结构， 该多孔结构有利于电解液的 浸润和保液， 强化了Li+的液相输运， 增强了石 墨 负极材料在低温下使用的可行性。 同时该石墨负 极材料表面包含有钴单质、 钴 ‑氮多元配位体以 及石墨化的多孔碳， 该组成利于电荷的传输。 其 锂离子电池可在 ‑40℃～50℃的环境下正常使 用， 有效满足低温场景 下的应用。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 114335462 A 2022.04.12 CN 114335462 A 1.一种用于低温的石墨负极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 在石墨表面构筑包含有钴的含氮有机金属框架化合物， 得到包覆钴的含氮有机金 属框架化 合物的石墨材 料； S2： 对S1中包覆钴的含氮有机金属框架化合物的石墨材料进行热解处理， 得到所述用 于低温的石墨负极材 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 步骤S1中在 石墨的表面构筑包含有钴的含氮有机金属框架 化合物之前， 采用阴离子表面活 性剂对所述石墨进行 预处理。 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 阴离子表面活性剂为聚苯乙烯磺酸钠、 十二烷基磺酸钠以及十二烷基苯磺酸钠中的一种或 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 石墨的D5 0为4～13um。 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， 控制 所述热解温度为6 50℃～950℃。 6.一种用于低温的石墨负极材料， 其特征在于， 通过权利要求1 ‑5所述的制备方法制 得； 所述用于低温的石墨负极材 料的表面具有 多孔结构。 7.根据权利要求6所述的一种用于低温的石墨负极材料， 其特征在于， 所述多孔结构的 表面为亲有机电解液表面。 8.根据权利要求6所述的一种用于低温的石墨负极材料， 其特征在于， 所述用于低温的 石墨负极材 料的表层为包 含有钴单质、 钴 ‑氮多元配位体以及石墨化的多孔 碳层。 9.一种锂离子电池， 其特征在于， 包含权利要求6 ‑8任一项所述的用于低温的石墨负极 材料； 所述锂离 子电池的使用温度为 ‑40℃～50℃。 10.根据权利要求9所述的一种用于低温的石墨负极材料， 其特征在于， 所述锂离子电 池在0℃的0.1C倍 率嵌锂性能为180～ 230mAh/g。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114335462 A 2一种用于低温的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， 涉及一种用于低温的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， 在日常生产和生活中 得到了越来越广泛的应用， 石墨嵌锂时， 主要有三步， 一是Li+在电解液 中输运至石墨/电解 液界面， 二是Li+在界面处经去溶剂化过程、 得电子过程的电荷转移步骤， 三是Li+在石墨晶 格内部的固相扩散过程。 低温条件下， Li+的液相输运和电荷转移等动力学过程缓慢， 大量 Li+聚集在石墨负极表面， 在极化作用下达到Li沉积电位， 从而在石墨表面析出形成锂枝 晶， 诱发安全风险。 发明内容 [0003]针对现有技术中存在的问题， 本发明提供一种用于低温的石墨负极材料及其制备 方法及一种锂电池， 从而达到低温条件下电池的正常安全使用， 拓宽锂离子电池在低 温场 景下的应用。 [0004]本发明是通过以下技 术方案来实现： [0005]一种用于低温的石墨负极材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0006]S1： 在石墨表面构筑包含有钴的含氮有机金属框架化合物， 得到包覆钴的含氮有 机金属框架化 合物的石墨材 料； [0007]S2： 对S1中包覆钴的含氮有机金属框架化合物的石墨材料进行热解处理， 得到所 述用于低温的石墨负极材 料。 [0008]优选的， 所述步骤S1中在石墨的表面构筑包含有钴的含氮有机金属框架化合物之 前， 采用阴离 子表面活性剂对所述石墨进行 预处理。 [0009]优选的， 所述阴离子表面活性剂为聚苯乙烯磺酸钠、 十二烷基磺酸钠以及十二烷 基苯磺酸钠中的一种或多种。 [0010]优选的， 所述石墨的D5 0为4～13um。 [0011]优选的， 控制所述热解温度为6 50℃～950℃。 [0012]一种用于低温的石墨负极材料， 通过权利要求上述的制 备方法制得； 所述用于低 温的石墨负极材 料的表面具有 多孔结构。 [0013]优选的， 所述多孔结构的表面 为亲有机电解液表面。 [0014]优选的， 所述用于低温的石墨负极材料的表层为包含有钴单质、 钴 ‑氮多元配位体 以及石墨化的多孔 碳层。 [0015]一种锂离子电池， 包含上述的用于低温的石墨负极材料； 所述锂离子电池的使用 温度为‑40℃～50℃。 [0016]优选的， 所述锂离 子电池在0℃的0.1C倍 率嵌锂性能为180～ 230mAh/g。说　明　书 1/7 页 3 CN 114335462 A 3