[發(fā)明專利]利用石墨微粉制備鋰離子負(fù)極材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210564334.2
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103086363A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧向紅
• 申請（專利權(quán)）人: 顧向紅
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;H01M4/583
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33239
• 代理人: 胡小永

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池負(fù)極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及利用石墨微粉制備鋰離子負(fù)極材料的方法。

背景技術(shù)

用作鋰離子電池的負(fù)極材料，要求負(fù)極材料嵌鋰及脫嵌鋰時(shí)對鋰的電位越低越好，這樣可以得到高的電池電壓。材料應(yīng)有較高重量、體積比容量及優(yōu)良的循環(huán)性能，以及對電解質(zhì)的良好兼容性。長期以來，國內(nèi)外對許多材料進(jìn)行了研究和探索，但至今為止，只有碳素材料能夠成功地用作鋰離子電池負(fù)極材料。自日本索尼公司從上世紀(jì)90年代初率先成功用石油焦作為鋰離子負(fù)極材料，實(shí)現(xiàn)鋰離子電池商品化以來，新型碳材料的開發(fā)應(yīng)用得到了極大的促進(jìn)。碳素材料種類繁多，如人造石墨（系石油焦煉制過程中的附加產(chǎn)品及殘?jiān)纾簽r青、瀝青焦、石油焦…）、天然石墨、煤（煤瀝青）焦碳、土狀石墨、竹碳、木碳、及其它聚合物熱解碳…均屬碳素材料范疇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用石墨微粉制備鋰離子負(fù)極材料的方法，該方法以廢棄的石墨微粉制備鋰離子電池負(fù)極材料，獲得的負(fù)材材料具有優(yōu)質(zhì)安全可靠、極片壓實(shí)密度高，循環(huán)壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：利用石墨微粉制備鋰離子負(fù)極材料的方法，依次包括如下步驟，

1）選用材料A、材料B、材料C以及材料D，

所述材料A由人造石墨經(jīng)過碾磨和分級處理得到，并且粒度D50為12-26μm；

所述材料B由天然石墨經(jīng)過碾磨和球化處理得到，并且粒度D50為7-22μm；

所述材料C由人造石墨經(jīng)過碾磨得到，并且粒度D50為12-26μm；

所述材料D為人造石墨或天然石墨碾磨所產(chǎn)生的粒度為3-7μm的微粉；

使材料B和材料C中的至少一種與所述材料A、所述材料D混合，得到混合材料E；

2）將所得混合材料E加入瀝青浸焙包覆，大氣壓力8-10kPa，浸焙時(shí)間7~9小時(shí)，得到聚合后的麻球狀顆粒；

3）將所述步驟2）得到的麻球狀顆粒在溫度500-1500℃，時(shí)間為10-20天固化成形；再在2600~3200℃進(jìn)行高溫石墨化，時(shí)間為7~15天，得到鋰離子負(fù)極材料。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟2）中，所述瀝青的加入量按照相對于混合材料E的質(zhì)量計(jì)算，為20%-40%。并優(yōu)選中溫瀝青。

本發(fā)明利用石墨微粉制備鋰離子負(fù)極材料的方法，還包括步驟4），所述步驟4）為：將所述步驟3）高溫石墨化后所得的鋰離子負(fù)極材料修飾成橢圓狀。

所述步驟1）中，所述材料A、材料B、材料C的Dmax≤60-120μm。

所述步驟1）中，所述材料A、材料B、材料C和材料D四種材料進(jìn)行混合時(shí)的質(zhì)量比例為10-50：10-60：10-50：10-60。

所述步驟3）中，所述高溫石墨化溫度為3000~3200℃。

所述步驟1)中,“材料A由人造石墨碾磨和分級處理得到，粒度D50為12-26μm；”,“材料C由人造石墨碾磨得到，粒度D50為12-26μm；”其中碾磨和分級處理均為現(xiàn)有技術(shù)。

材料C的制備可以是：經(jīng)過碾磨設(shè)備碾磨以后可以直接得到。

材料A的制備可以是:在碾磨設(shè)備里加設(shè)分級機(jī)（例如氣流分級機(jī)），通過氣流分級得到。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）在人造石墨和天然石墨碾磨制備負(fù)極材料的整個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的石墨微粉，這種石墨微粉粒度為3-7μm，即本發(fā)明中的材料D。一般情況下，這種人造石墨或天然石墨碾磨所產(chǎn)生的微粉（粒度為3-7μm）；因?yàn)榱竭^細(xì)，且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散，只能用作治金、機(jī)械、電子等領(lǐng)域，通常被負(fù)極材料生產(chǎn)廠家作為廢棄材料低價(jià)處理。本發(fā)明利用這種廢棄的石墨微粉（即材料D），并將其與另外3種石墨負(fù)極原料（材料A、材料B和材料C）中的2-3種按比例混合，然后通過聚合法將其整合起來，加入20-40%瀝青進(jìn)行浸焙包覆，通過此種工藝的負(fù)極材料，可以直接用作鋰離子電池用負(fù)極材料或作為鋰離子電池負(fù)極材料輔助材料。因此，本發(fā)明提高了石墨原材料的利用率，具有廢物利用的效果。