[發明專利]鋰離子二次電池負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310172565.3
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104140093B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 謝秋生;杜輝玉;丁曉陽;張鵬昌;陳志明;薄維通
• 申請（專利權）人: 上海杉杉科技有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;H01M4/1393;H01M4/587
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 鐘華

本發明公開了一種鋰離子二次電池負極材料及其制備方法，其步驟為：①將天然石墨、針狀焦生焦粉和瀝青混合均勻，得混合料；天然石墨和針狀焦生焦粉的質量比為9:1～5:5；瀝青的用量為天然石墨和針狀焦生焦粉總質量的20～40%；②將混合料于300～700℃下進行熱處理，冷卻至室溫，得物料；③將物料于2500～2800℃下進行石墨化處理；④篩分處理，取篩下物，即得。該制備方法產率高，工序簡單，所制得的產品放電容量和充放電效率高，比表面積低，倍率性能好，2C/0.2C下的放電容量保持率高。本發明的鋰離子二次電池負極材料制成的扣式電池的綜合性能優良。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子二次電池負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子二次電池與原有電池相比，以其能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等特點，在手機、筆記本電腦和電動工具等方面已經迅速普及了。隨著各種產品對小型輕量及多功能、長時間驅動化的要求不斷增加，鋰離子二次電池容量的提高主要依賴于負極材料的發展和完善。因此，長期以來，提高鋰離子二次電池負極材料的比容量、減少首次不可逆容量，改善倍率特性，一直是研究開發的重點。

鋰離子二次電池負極材料使用的天然石墨有理想的層狀結構，具有很高的放電容量（接近理論容量372mAh/g），成本低但其存在結構不穩定，易造成溶劑分子的共嵌入，使其在充放電過程中層片脫落，導致鋰離子二次電池循環性能差，安全性差。

因此，為克服天然石墨性能上的不足，現有技術都是對天然石墨進行改性處理。日本專利JP10294111用瀝青對石墨炭材料進行低溫包覆，包覆后須進行不融化處理和輕度粉碎，這種方法難以做到包覆均勻。日本專利JP11246209是將石墨和硬炭顆粒在10～300℃溫度下在瀝青或焦油中浸漬，然后進行溶劑分離和熱處理，這種方法難以在石墨和硬炭表面形成具有一定厚度的高度聚合的瀝青層，對于天然石墨結構穩定性的提高將受到限制。日本專利JP2000003708用機械方法對石墨材料進行圓整化，然后在重油、焦油或瀝青中進行浸漬，再進行分離和洗滌，單純從包覆方法看與JP11246209相近。日本專利JP2000182617是采用天然石墨等與瀝青或樹脂或其混合物共炭化，這種方法能夠降低石墨材料比表面積，但在包覆效果上難以達到較佳控制。日本專利JP2000243398是利用瀝青熱解產生的氣氛對石墨材料進行表面處理，這種方法不大可能使被改性材料的形態得到很大改善，因而使電性能的提高受到限制。日本專利JP2002042816以芳烴為原料用CVD法進行包覆或用瀝青酚醛樹脂進行包覆，這與JP2000182617和JP2000243398在效果上有相似之處。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于克服了現有技術的改性石墨結構穩定性不佳，形態不規整，包覆效果不好，電性能不高等缺陷，提供一種鋰離子二次電池負極材料及其制備方法。該制備方法產率高，工序簡單，所制得的鋰離子二次電池負極材料在具備高容量的同時，還具有很好的倍率性能。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。

本發明提供了一種鋰離子二次電池負極材料的制備方法，其包括下述步驟：①將天然石墨、針狀焦生焦粉和瀝青混合均勻，得混合料；其中，所述天然石墨和所述針狀焦生焦粉的質量比為9:1～5:5；所述瀝青的用量為所述天然石墨和所述針狀焦生焦粉總質量的20～40%；②將所述混合料于300～700℃下進行熱處理，冷卻至室溫，得物料；③將所述的物料于2500～2800℃下進行石墨化處理；④篩分處理，取篩下物，即得。

步驟①中，所述的天然石墨可為本領域常規使用的天然石墨。所述天然石墨的平均粒徑D50較佳地為5～20μm，更佳地為6～18μm。

步驟①中，所述的針狀焦生焦粉可為本領域常規使用的針狀焦生焦粉。所述針狀焦生焦粉的平均粒徑D50較佳地為5～20μm。

步驟①中，所述的瀝青可為本領域常規使用的瀝青，較佳地為石油瀝青和/或煤瀝青。所述瀝青的用量較佳地為所述天然石墨和所述針狀焦生焦粉總質量的20～40%。