[發明專利]一種鋰離子電池負極用碳包覆石墨棒制備方法

有效

• 申請號: 201810279251.6
• 申請日: 2018-03-31
• 公開（公告）號: CN108598392B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 石磊;皮濤;王志勇;鄔維;邵浩明
• 申請（專利權）人: 湖南中科星城石墨有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 楊水根

本發明提供了一種鋰離子電池負極用碳包覆石墨棒及制備方法，所述石墨棒的石墨六角網面與石墨棒軸向為垂直關系；石墨化度≥96%；石墨棒直徑約10～30μm，長度≤80μm，長徑比≤5，石墨棒表面包覆的碳材料為軟碳。碳包覆石墨棒制備過程包括氣相沉積石墨化、整形、包覆等核心工藝，所得碳包覆石墨棒制成鋰離子電池用負極，其1C/1C循環3000周容量保持率高于80%，6C/6C循環1000周容量保持率高于80%，是一款兼備長循環、高能量密度、良好動力性能的負極材料。

技術領域

本發明涉及一種碳包覆石墨棒負極材料及制備方法，特別涉及一種高石墨化度的碳包覆石墨棒及制備方法。

背景技術

電動汽車是一個橫跨交通、能源、材料三大領域的新型行業，目前正處于高速發展期。電動汽車的核心是鋰離子電池，負極材料是決定鋰離子電池性能的根本因素之一。電動汽車用負極材料的要求主要包括：高循環壽命、高能量密度、動力性能優良等。眾所周知，人造石墨負極材料的循環壽命遠優于天然石墨，因此，普遍采用人造石墨作為電動汽車用負極材料。

然而，常規人造石墨卻很難同時滿足高能量密度和動力性能優良的需求，嚴重影響了國內電動汽車的發展。為開發兼備高能量密度、動力性能優良的負極材料，我們首次選用了一種碳包覆石墨棒材料作為鋰離子電池負極材料。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種鋰離子電池負極用碳包覆石墨棒，其特征在于，所述碳包覆石墨棒具有以下特征：石墨六角網面與石墨棒軸向為垂直關系；石墨化度≥96%；石墨棒直徑約10～30μm，長度≤80μm，長徑比≤5，石墨棒表面包覆的碳材料為軟碳。

進一步的，所述碳包覆石墨棒，是采用以下方法制備的：將揮發份為6～9%的煅前焦為原料，密封裝置于石墨坩堝中；然后將石墨坩堝置于艾奇遜爐中，在3000℃～3300℃對煅前焦進行石墨化處理；待艾奇遜爐自然冷卻后，取出石墨坩堝，將石墨坩堝鍋蓋內側的生長物料刮出，即得到石墨纖維，而后通過整形機將纖維的長徑比縮小至5以內，VC混合1～6%的瀝青，而后1000~1500℃碳化處理，最后經篩分、除磁得到目標產物。

進一步的，所述煅前焦為油系針狀焦生焦、瀝青生焦、石油生焦、中間相炭微球生焦、中間相瀝青生焦中的一種或多種。

進一步的，VC混合的攪拌速度為80～200rpm,攪拌時間30～60min。

進一步的，碳化包覆采用的瀝青軟化點為200～280℃，瀝青種類包括石油瀝青和煤瀝青中的一種或多種，碳化所處的氣氛為Ar或N₂。

進一步的，所述鋰電池負極漿料是通過以下制漿工藝制備的：

S1.將羧甲基纖維素溶入去離子水中，均勻攪拌，形成羧甲基纖維素溶液；

S2.將石墨棒加入到上述羧甲基纖維素溶液中，繼續攪拌，邊攪拌邊補充去離子水；

S3.然后加入SBR乳液，繼續攪拌均勻，即很到鋰電池負極漿料。

進一步的，在步驟S1中，所述羧甲基纖維素的取代度為0.85～0.9，純度高于99.5%。

進一步的，所述鋰電池負極漿料由如下重量百分比的原料制造而成：

石墨棒 52.8～53.9%；

羧甲基纖維素 0.6～1.1%；

SBR 0.6～1.1%；

水 43.9～46.9%；