[發明專利]一種高倍率碳負極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710097595.0
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106876709B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 姜麗華;魯新剛;陳軍;劉芳;李輝;張志清;馮蘇寧
• 申請（專利權）人: 江西紫宸科技有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583
• 代理公司: 南昌卓爾精誠專利代理事務所(普通合伙) 36133
• 代理人: 賀楠

本發明公開了一種高倍率碳負極材料的制備方法，具體步驟如下：首先將焦類和導電顆粒、碳納米管、炭黑、乙炔黑中的一種或者多種進行預混，再將混合好的物料與碳類進行一次燒結包覆，將制備好的顆粒進行石墨化處理；石墨化處理后的物料與樹脂類材料進行二次包覆；采用溶劑進行表面處理，用離心、沉淀等方法從溶劑中分離出固相顆粒，再進行碳化，制得5?20um的顆粒，既得到一種高倍率碳負極材料。本發明通過混捏造粒等方式，對顆粒進行二次包覆造粒將材料內殼填充，使材料內部結構穩定，使碳負極材料具有高倍率性能、高壓實、高比容量等優點。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，具體是一種高倍率碳負極材料的制備方法。

背景技術

在目前商業化的鋰離子電池負極材料中，碳負極材料包括天然石墨、人造石墨、軟碳和硬碳，而前兩種石墨負極是被廣泛運用在鋰離子電池生產中，由于石墨負極容量高、嵌/脫鋰可逆性好、電位平臺低以及循環性能優良等優點，其作為是3C類電子產品的主要負極材料并且得到了廣泛應用。

在國內外市場上由于動力汽車的突起，對于鋰離子電池負極材料的倍率性能再一次提高，因此，從鋰離子電池功率密度上考慮以及業界對高功率密度鋰離子電池的迫切需求，開發高功率密度同時兼顧高能量密度的鋰離子電池意義重大。專利CN105024075A是利用小的石墨前驅體，石墨前驅體的平均粒徑D50為5μm-10μm，快速充電(1.5C)45分鐘能達到80％以上，但是倍率性能仍然欠佳。

發明內容

本發明的目的在于提供一種內部結構穩定、使用壽命高的高倍率碳負極材料的制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高倍率碳負極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份0.1-20份的焦類和按照重量份0.1-10份的導電劑混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與碳類進行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉爐內在400-1500℃惰性氣體下燒結，燒結壓力為0.01-0.1MPa，燒結時間為350-450min，之后通氮氣冷卻至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機制成5-20um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在2800-3500℃進行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉爐內，500-1500℃惰性氣體下燒結，之后冷卻至室溫；

(5)采用溶劑將步驟(4)處理后的物料進行表面處理，用離心、沉淀的方法從溶劑中分離出固相顆粒，再在500-1000℃的溫度下進行碳化，再經氣流粉碎工藝制得5-20um的顆粒，既得。

作為本發明進一步的方案：所述碳類為天然石墨、人造石墨、石墨碎、中間相碳微球、軟碳、硬碳中的一種或兩種以上。

作為本發明進一步的方案：所述碳類的顆粒為5-30um，含碳量為99.8-99.9％。

作為本發明進一步的方案：所述焦類為石油焦、瀝青焦、針狀焦、焦炭中一種或兩種以上。

作為本發明進一步的方案：所述導電劑為炭黑、乙炔黑、爐黑、科琴碳、導電顆粒、碳納米管、碳纖維、導電纖維中的一種或兩種以上。

作為本發明進一步的方案：所述步驟(3)的燒結升溫速率為5-10℃/min。

作為本發明進一步的方案：所述溶劑為吡啶、喹啉、二甲苯、甲苯中的一種或兩種以上。

作為本發明再進一步的方案：所述高倍率碳負極材料的形貌為球形、片狀、鵝卵形的一種或者兩種以上。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：