[發明專利]一種鋰離子電池石墨負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201310412608.0
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN104425821A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 苗榮榮;丁曉陽;吳志紅;劉金峰;馬軍旗
• 申請（專利權）人: 寧波杉杉新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池石墨負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子二次電池是在20世紀90年代初發展起來的最先進的電池之一，它具有高電壓、比能量大、壽命長及無記憶效應等特點。自1991年以來，鋰離子二次電池廣泛用于移動電話、筆記本電腦、攝像機和電動車等方面。

鋰離子電池負極材料在實際應用中仍然是石墨類材料占主導地位。人造石墨和天然石墨作為負極材料各有優點和缺點，人造石墨具有循環穩定的優點，但在容量上一般要低于天然石墨。天然石墨雖然具有容量高的優點，但在循環過程中容量衰減快是其致命弱點。

天然石墨因其高的充放電容量、良好的充放電平臺、來源廣泛、成本低而得到廣泛應用。但由于天然石墨的高度晶化和取向度，使之在充電過程中會發生溶劑分子進入石墨層間而引起石墨層剝落的現象，由此導致電池循環性能降低。

隨著電子信息產業的迅猛發展，各種產品對小型化、輕量化的要求不斷地提高，對鋰離子二次電池高倍率、快速充電等方面的性能要求日益迫切。鋰離子電池容量的倍率性能及快充性能主要依賴于炭負極材料的發展完善，因此對鋰離子電池負極材料的粒徑要求越來越小，小粒徑、高倍率、減少首次不可逆容量及改善循環穩定性一直是研究開發的重點。

目前，小粒徑的球形天然石墨仍沒有完全產業化，制備小粒徑的石墨負極材料現只能采用人造石墨。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于為了克服現有的石墨負極材料的粒徑大、充放電性能差的缺陷，提供一種鋰離子電池石墨負極材料及其制備方法。本發明的鋰離子電池石墨負極材料的首次放電容量高，壓實密度高，循環性能好，使用穩定性佳。本發明的制備方法簡單，易于工業化大規模生產，原料來源廣泛，成本低，產品收率高。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：

本發明提供了一種鋰離子電池石墨負極材料的制備方法，其包括下述步驟：將中位粒徑D50為3～7μm、揮發分為10wt%～20wt%的生焦焙燒，炭化處理，石墨化處理，分級處理，即可得到鋰離子電池石墨負極材料；所述的分級處理后，鋰離子電池石墨負極材料的中位粒徑D50控制在6～10μm，最大粒徑≤30μm。

本發明中，所述的生焦較佳地為石油生焦。

其中，所述的焙燒較佳地在高溫反應釜內進行，所述的焙燒的溫度較佳地為500～650℃。

其中，所述的炭化處理的方法和條件可為本領域常規炭化處理的方法和條件，所述的炭化處理的溫度較佳地為800～1300℃，更佳地為1100℃；所述的炭化處理的時間較佳地為8～24h。

其中，所述石墨化處理的方法和條件可為本領域常規石墨化處理的方法和條件，所述的石墨化處理的溫度較佳地為2800℃～3000℃，所述的石墨化處理的時間較佳地為15～30天。

本發明中，所述制備方法的產物收率一般可達70%。

本發明還提供了一種由上述制備方法所制得的鋰離子電池石墨負極材料。

其中，所述的鋰離子電池石墨負極材料的中位粒徑D50較佳地為6～10μm。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。

本發明所用試劑和原料均市售可得。

本發明的積極進步效果在于：

1、本發明的制備方法簡單，易于工業化大規模生產，生產工藝及相關裝備簡單，投資少，也易于與現有有關的生產線結合、改造，且操作過程易于實施。

2、本發明的鋰離子電池石墨負極材料的粒徑小，倍率性能優異，首次不可逆容量小，循環性能好，使用穩定性佳。

3、原料來源廣泛，成本低，產品收率高。

附圖說明

圖1為實施例1的鋰離子電池石墨負極材料的倍率曲線。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。

如無特別說明，下述實施例中的粒徑都是指中位粒徑D50。

實施例1

鋰離子電池石墨負極材料的制備：原料為石油生焦A（揮發分14wt%），經過粉碎至粉料的粒徑在5μm，在高溫反應釜內終溫550℃進行反應，于1100℃下炭化處理12h，再于2800℃下石墨化處理20天，最后分級處理粒徑控制在8μm，收率為72%。

實施例2