[發明專利]一種鋰離子電池用高性能石墨負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610164431.0
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105789627A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 宋宏芳;趙東輝;李芳;戴濤;周鵬偉
• 申請（專利權）人: 福建翔豐華新能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 劉漢民

技術領域

本發明涉及電極領域技術，特別是提供一種利用脈沖除塵器中石油焦 微粉制備鋰離子電池用高性能石墨負極材料的方法。

背景技術

近年來隨移動通訊及便攜電子設備的發展，對提供能源的鋰離子電池 性能提出了更高的要求。負極材料對鋰離子電池性能有重大影響，盡管Si 基、Sn基等新型高容量負極的研發層出不窮，但因其成本和技術因素遲遲 得不到推廣應用。目前，石墨類負極材料因其性能穩定、技術成熟、成本 低等特點依然主導負極市場。

目前，石墨類負極材料的重要的改進方向之一是提高其體積能量密度。 石墨顆粒在循環充放電過程中會發生層間距改變和SEI膜增厚，導致負極 極片會膨脹進而限制體積能量密度的提升。

專利CN103811758A將各向異性石墨原材料通過粉碎、分級、篩分處 理得到平均粒徑為2-10μm的超細石墨粉后，再通過二次造粒技術處理，來 提高石墨顆粒的各向同性及石墨顆粒的端面/基面比例，從而來改善材料在 嵌脫鋰過程中體積膨脹收縮效應及材料的大電流充放電性能。該制備方法 所用原料為人造石墨或天然石墨，原料粉碎加工成本高，石墨與粘結劑的 復合所需粘結劑比例高，限制了振實密度和比容量的提高，僅從各向同性 角度改善嵌鋰速率，倍率性能提高有限。

專利CN105098184A將超細碳粉與粘結劑混合，再與催化劑混合，復 合處理，然后進行石墨化處理，最后進行粉碎、球形化、包覆、篩分，得 到復合石墨。此方法中采用的原料中含有生焦和/或中間相碳微球生球，充 分利用生焦或中間相碳微球生球黏性，降低粘結劑使用量，有利于降低成 本、提高振實、壓實密度和比容量。但是該制備方法繁瑣，工藝成本高， 造粒的原始粒子粒度太低導致振實密度太低，不到1.0g/cc，進而導致后續 極片的加工性能極差。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，本發明的目的在于提供 一種利用脈沖除塵器中石油焦微粉制備鋰離子電池用高性能石墨負極材料 的方法，該方法簡單易行，除塵器中的微粉廢物再利用，節約成本，易于 規模化工業生產，得到的石墨負極材料能量密度高，吸液保液性能好，循 環性能好，各向同性性能好、大倍率充放性能好、充放電過程中膨脹率 低的特點。

為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案：一種鋰離子電池用高 性能石墨負極材料的制備方法，包括有如下步驟：

1)收集正常石墨生產中的整形機、粉碎機中的石油焦微粉，將石油焦 微粉、經過粉碎過的膨脹石墨粉末、中間相碳微球生球、粘結劑以質量比 為1:0.01-0.3:0.7-1.5:0.1-0.2，放入混批機中進行混合0.5-3h，形成固相包覆 混合物，混批機頻率30-50HZ；

2)將步驟1)中得到的固相包覆混合物進行石墨化處理，得到鋰離子電 池用高性能石墨負極材料。

所述石墨化處理的溫度為2700-3200℃。

所述石油焦微粉的粒度D50＝1-5um。

所述膨脹石墨粉末為膨脹石墨進行機械或氣流粉碎過的粉末，粒度 D50＝2-10um，灰分小于0.5％，ph＝6-8，中間相碳微球生球揮發份5-20％， 灰分小于0.5％，粒度D50＝10-12um。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體為：本發明 中，通過中間相碳微球生球為核，包覆上石油焦微粉和膨脹石墨， “核”——中間相碳微球各向同性性能優異，可提供更多鋰離子嵌入通 道，容量高，但其成本較高，密實的結構導致其吸液和保液性能差。 “殼”——石油焦微粉和膨脹石墨可以形成疏松的多孔結構，利于保液和 更多的鋰離子嵌入通道。更甚，膨脹石墨二維層狀結構具有優異的導電性 能，利于大電流充放電。然后單純的石油焦微粉和膨脹石墨結構疏松也會 導致其振實密度低，容量低。本發明的核殼結構將密實的中間相碳微球和 結構疏松的石油焦粉末和導電性優異的多孔膨脹石墨結合起來，既提供更 多鋰離子嵌入通道，又保證了成品的比容量、壓實、振實，且具有優異的 負極極片加工性能、循環性能和倍率性能。