[發明專利]一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711011186.0
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107845810A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 鮑海友;楊建鋒;田東;李丹楓;胡文良;汪燁森
• 申請（專利權）人: 深圳市斯諾實業發展股份有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙)34126
• 代理人: 劉備

1.一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，具體步驟如下：

（1）混合造粒：將石墨、軟碳前驅體、硬碳前驅體按照一定比例，加入到具有加熱和攪拌裝置的捏合釜中，加熱升溫，然后不斷攪拌，混合均勻后停止加熱，冷卻并不斷攪拌，得到粉體A；

（2）篩分破碎：將粉體A進行篩分，得到篩下粉體B，并將篩上的大顆粒進行破碎，破碎后得到的粉體再進行篩分，得到篩下粉體C；

（3）混合：將粉體B和粉體C通過具有混合功能的攪拌裝置進行混合處理，混合均勻后，得到粉體D；

（4）高溫處理：將粉體D進行高溫石墨化處理，得到粉體E；

（5）篩分：將粉體E進行篩分，得到篩下粉體F，即為本發明所制得的軟/硬碳復合負極材料，而少量篩上的大顆粒經過破碎后返回作為步驟（1）中的石墨原料，進行循環利用；

（6）改性：按照摩爾比Ti ：Si ：C = 2～3 ：2～4 ：600～1000稱取鈦酸乙酯、納米硅粉和粉體F，在惰性氣體保護下，添加分散劑并進行球墨或超聲混合處理，干燥制得粉體G；

（7）二次碳化：將粉體G在氫氣和惰性氣體混合氣氛保護下升溫至1400～1600℃保溫1～3h，然后降溫至1200～1400 0C保溫4～6h，最后冷卻至室溫即為所需的改性軟/硬碳復合負極材料。

2.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中石墨為石油焦、針狀焦、瀝青焦、中間相碳微球、人造石墨、天然石墨中的一種或兩種以上，石墨平均粒徑D50為2～10μm。

3.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中所述的軟炭前驅體包括煤瀝青、石油瀝青、中間相瀝青、以及由瀝青改質而得到的縮合多環多核芳香烴中的一種或一種以上的混合物，其軟化點在70℃～250℃之間。

4.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中所述的硬炭前驅體為熱塑性樹脂，包括呋喃樹脂、脲醛樹脂、嘧胺樹脂、酚醛樹脂、環氧樹脂和聚甲醛丙烯酸甲酯樹脂中的一種或一種以上的混合物，其軟化點在50℃～150℃之間。

5.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中石墨、軟碳前驅體、硬碳前驅體的重量比為100: (20～50):(20～50)。

6.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中的攪拌加熱溫度為100～600℃，攪拌時間為1～12小時。

7.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）和步驟（5）中經過篩分收集的篩下料，其平均粒徑D50為5～25μm。

8.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：步驟（6）中的分散劑為含羧甲基纖維素或聚乙二醇的質量分數為0. 5～3. 0%的無水乙醇溶液；所述步驟（6）中的干燥處理是在80～150 ℃溫度條件下真空干燥。

9.根據權利要求1所述的一種鋰離子電池軟硬碳改性負極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（6）和（7）中的惰性氣體為氮氣、氫氣、氦氣中的一種或多種的混合氣體。

10.所述步驟（7）中的氫氣和惰性氣體混合氣氛中的氫氣的體積百分含量為1~5%。