[發明專利]一種低成本的動力鋰離子電池負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510851428.1
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105347333A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 晏犖
• 申請（專利權）人: 東莞市凱金新能源科技有限公司
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;H01M4/587
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司 44272
• 代理人: 張作林

技術領域

本發明屬于鋰電池負極材料制備領域，特別涉及一種低成本的動力鋰離子電池負極材料的制備方法。

背景技術

目前電動汽車特別是純電動汽車特別受到人們的關注，其中鋰離子電池是最理想的動力電源，是影響整車性能、成本及用戶使用體驗的關鍵部件之一，也是整車成本中占比最大的零部件，其成本占整車成本的一半，鋰離子電池中的正極材料、負極材料、隔膜及電解液四大關鍵材料的成本占電池成本的八成以上。而負極方面，石墨作為目前商業化的鋰離子電池負極材料，價格便宜，熱穩定性好，環境友好。

2015年第一季度中國鋰電負極材料產量1.22萬噸，同比增長27.75%;負極材料國內主要以人造石墨為主，一季度產量7200噸，同比增長41%;2014年我國鋰電池負極材料產量約5.3萬噸，同比2013年的3.5萬噸增長了51.43%,負極材料主要由碳素材料為主，包括天然石墨、人造石墨、石墨化中間碳微球。2014年，鋰電池負極材料銷量約為4.82萬噸，同比增長30%.出貨5.16萬噸，同比增長31.9%.預計到2015年中國負極材料總體生產規模將達到9.4萬噸。

2014年國內負極材料產值為28.7億元，同比2013年增長17.1%.負極材料仍保持價格下降態勢，人造石墨均價下跌13.8%,天然石墨均價下跌9.2%.主要因為目前國內量產的負極材料主要有人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰等，其中石墨類負極占比超過90%.國內石墨類負極材料產能過剩，供大于求。

業內人士指出，動力電池是影響新能源汽車成本的主要因素，其成本已經由2012年的3.5元/wh左右下降到2014年的2.5元/wh，電芯的價格基本維持在2元/wh左右，更有部分企業能將其電池包的價格保持在2元以下，在全壽命周期內動力電池成本可以完全可以與鉛酸電池抗；在負極材料領域，目前批量化應用的負極材料包括碳系負極材料、鈦酸鋰負極材料和合金系負極材料。其中碳系負極材料主要包括人造石墨、天然石墨、中間相炭微球和石墨烯。

2013年，中國鋰離子電池負極材料的整體價格出現大幅下滑，毛利率從去年的30%左右下降到現在的15%左右，國內負極材料企業之間的競爭更加激烈。

CNIO2148355A發明公開了一種鋰離子動力電池用負極材料及其制備方法，該負極材料所用的石墨基體為球形，長寬比為1.0~3.0的類球形人造石墨，基體材料包覆前的粒度D50為9~11μm，基體表面包覆有一層非石墨類碳材料，構成“核一殼”結構，其包覆量為基體質量的2~8%，包覆后負極材料顆粒粒度D50為10~12μm，比表面積為2~4m²/g，粉體振實密度為0.9~1.1g/cm3，碳含量為99.95％以上。本發明的技術效果是：鋰離子動力電池用負極材料具有高容量、倍率性能優異、吸液性能優越的特點，同時制備方法簡單，容易控制，生產成本低，適用于工業化生產。

CN101798079A本發明涉及一種鋰離子動力電池用的負極材料及其制備方法，該石墨材料是通過石油焦為原料，經過石墨化，粉碎，球化，分級，瀝青或聚合物包裹后，再次石墨化，制得球狀石墨材料，再加入添加劑人造石墨細粉，制成倍率性能好的動力電池負極材料。此材料所選擇的原材料為石油焦，成本低廉，制作工藝簡化，產品性能優越，Ｄ５０在７－１５μｍ，壓實密度≥１.４０，比表面積≤２.５ｍ^２／ｇ，首次放電容量≥３３０ｍＡｈ／ｇ，首次放電效率≥９２％，高倍率性能優良。此材料可以很好地用做動力電池用的負極材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種低成本的動力鋰離子電池負極材料的制備方法，煅后石油焦或瀝青焦或煤焦通過采用獨特的石墨化工藝及設備并對其制備工藝進行研究和改進，以工藝簡單、成本低、便于質量控制地獲得適用于鋰電池的負極材料產品，并且所制得的鋰離子電池負極材料具備成本低、循環性能好等特點。

為實現以上目的，本發明的技術方案為：

一種低成本的動力鋰離子電池負極材料的制備方法，包括原料經石墨化處理，再經過粉碎加工，整形，得到成品，原料的石墨化處理在豎式封閉式結構的石墨化爐內進行，所述豎式封閉式結構的石墨化爐包括自下而上的進料口、石墨化高溫區、高溫緩沖區和自動排料系統。

所述原料為直徑大于1cm放入塊狀原料。

所述原料為煅后石油焦、瀝青焦和煤焦的任一種及以上。

所述石油焦、瀝青焦和煤焦為揮發份<3%,灰份<0.3%,硫份<0.5%的原料。