[發明專利]一種鋰離子電池用人造石墨負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810890201.1
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109004210B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 戴濤;彭友林;王成揚;龍偉;付健;朱亞峰
• 申請（專利權）人: 安徽科達新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 魯延生

本發明公開了一種鋰離子電池用人造石墨負極材料及其制備方法。本發明所述負極材料的制備方法包括：將中溫煤焦油瀝青放入反應釜中，再投入煅前煤系針狀焦，充分混合均勻后進行熱縮聚焦化反應得中間相瀝青焦；將中間相瀝青焦進行粉碎處理得中間相瀝青焦細粉；將中間相瀝青焦細粉依次進行表面氧化處理和炭化處理得到預處理產物；將預處理產物進行石墨化處理，得到石墨化樣品；將石墨化樣品進行除磁篩分得到成品。本發明采用無需預處理的中溫煤焦油瀝青和煅前針狀焦共炭化，制備出兼具各晶粒為高結晶度同時多晶粒共生融合的焦炭，經粉碎塑形、表面處理、石墨化得到石墨負極材料產品，工藝環節更為精簡，同時降低制備成本。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及高結晶度各向同性人造石墨前軀體的制備,尤其涉及一種鋰離子電池用人造石墨負極材料及其制備方法。

背景技術

針對越來越高的電動汽車續航里程和充電速度的雙重需求，鋰離子電池人造石墨負極材料主要選用高性能針狀焦二次顆粒的方法來制備；選用高性能針狀焦是為了提升能量密度從而提高續航里程，而二次顆粒的方法是為了提高安全性、使用壽命和充電速率。然而，上述方法存在性能瓶頸，由于針狀焦微觀顆粒的特殊形狀，二次顆粒的結構很難均勻統一，形貌也很難達到規則，使得體積密度、使用壽命、電池效率、高溫性能都不能達到最佳；制備工序較多，成本也相對較高，同時，這也是制約電動汽車市場快速擴大的原因之一。因此，本發明提出一種鋰離子電池用人造石墨負極材料及其制備方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種鋰離子電池用人造石墨負極材料及其制備方法，本發明所述負極材料的制備方法，通過在中間相瀝青成焦過程中一次性達到兼具較高結晶性和比二次顆粒更高的各向同性，同時更容易粉碎制得形貌規則的微觀顆粒，突破了結構瓶頸，得到耐高溫性能好、快速充電、高能量、長壽命的新型石墨負極材料。

為了實現上述的目的，本發明的技術方案如下：

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池用人造石墨負極材料制備方法，包括以下具體步驟：

(1)原料混合：將中溫煤焦油瀝青放入反應釜中，加熱升溫到160～170℃，再向反應釜投入煅前煤系針狀焦，充分混合均勻；

(2)熱縮聚焦化:將反應釜中的溫度升高至425～445℃，控制中溫煤焦油瀝青和煅前針狀焦熱縮聚反應8～10h，獲得中間相瀝青焦；

(3)粉碎：將中間相瀝青焦進行粉碎處理得到平均粒徑為16～17μm的中間相瀝青焦細粉；

(4)表面處理：將(3)得到的中間相瀝青焦細粉依次進行表面氧化處理和炭化處理得到預處理產物；

(5)石墨化：將(4)中得到的預處理產物進行石墨化處理，得到石墨化樣品，石墨化溫度為2800～3200℃；

(6)除磁篩分：將(5)中的石墨化樣品進行除磁篩分，即得到成品。

優選地，所述中溫煤焦油瀝青的軟化點范圍為85℃～95℃。

優選地，所述煅前煤系針狀焦投入量為中溫煤焦油瀝青投入量2～3％，所述煅前煤系針狀焦的粒徑尺寸小于2μm。

優選地，所述步驟(2)中熱縮聚反應在隔絕氧氣氛圍下進行。

優選地，所述步驟(4)表面氧化處理和炭化處理具體為：先將中間相瀝青焦細粉的置于氧化爐中，在氧氣氣氛或空氣氛圍下，在300℃～350℃條件下恒溫熱處理4～6h；然后將氧化處理后的中間相瀝青焦細粉置于炭化爐，在氮氣氣氛下，在650℃～1000℃條件恒溫熱處理6～8h，得到預處理產物。

優選地，所述步驟(6)中篩分采用100～500目振動篩。