[發(fā)明專利]一種快充型微晶石墨負極材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110395725B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 石磊;邵浩明;王志勇;皮濤;黃越華;余夢澤
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南中科星城石墨有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

本發(fā)明公開了一種快充型微晶石墨負極材料的制備方法，先將微晶石墨廢料與添加劑混合，將混合好的物料轉(zhuǎn)入造粒設備中，在惰性氣氛條件下進行復合造粒，得到復合顆粒；復合顆粒冷卻后，通過分級機進行兩次分級，將兩次分級后的復合顆粒轉(zhuǎn)入碳化爐內(nèi)進行碳化，然后自然冷卻、打散、除磁、篩分，得到快充型微晶石墨負極材料。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中微晶石墨廢料比表面積過高、振實密度偏低、難以制作快充型負極材料的難題。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池負極材料技術(shù)領域，尤其涉及一種快充型微晶石墨負極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著生活節(jié)奏的不斷加快以及信息流通的爆炸式增長，人們對身邊的日常工具依賴性越來越強，同時也對他們的性能提出了更高的要求。作為最主要的便攜式二次電源，鋰離子已經(jīng)廣泛應用于各種日常工具中，如手機、I-Watch，筆記本電腦、電動汽車等，然而，目前的鋰離子電池普遍存在充電速度慢的問題，這大大影響了人們在使用相應日常工具時的舒適感。因此，開發(fā)快充型鋰離子電池已經(jīng)成為目前的主要方向。

負極材料是影響鋰離子電池快充性能的關(guān)鍵之一，目前使用最為普遍的負極材料為石墨類材料。為了提高石墨負極材料的快充性能，研究人員做出了大量的嘗試，最終確認解決石墨材料快充性能的途徑主要有兩種，一是選用煤系等方焦作為石墨的原材料，利用等方焦的各向同性可以獲得具有快充性能的石墨負極材料；第二種途徑則是后期處理，通過包覆或復合造粒改善石墨材料的快速嵌鋰能力。

然而，等方焦方案在短時間內(nèi)難以產(chǎn)業(yè)化，這主要受限于國內(nèi)等方焦質(zhì)量較差，不實用，而國外等方焦則由于核石墨技術(shù)保密的限制，不會大量出口到我國。因此，國內(nèi)至今還沒有等方焦類的石墨負極材料。

因此，通過后期處理的方法，就成為人們關(guān)注的焦點。為了實現(xiàn)石墨負極的10C快充，專利【JP10294111】和【CN105024043A】均以天然石墨為原料，分別通過包覆和造粒的方式改善了石墨負極的快充性能，但是天然石墨本身的循環(huán)性能是不及人造石墨的，因此其適用范圍較小。專利【CN106981632A】將瀝青焦或石油焦為原材料，通過先造粒后包覆的方式，也獲得了快充型石墨負極材料，該材料還避免了天然石墨循環(huán)差的問題，然而，該工藝步驟繁雜，生產(chǎn)成本較高，僅適用于高端鋰離子電池。

微晶石墨強度低，機械加工過程中容易產(chǎn)生大量細粉，制粉收率很難超過40％，而產(chǎn)生的約60％的細粉會被作為廢固處理掉。本發(fā)明以石墨礦廠生產(chǎn)的微晶石墨廢料為原料，利用微晶石墨與等方焦結(jié)構(gòu)類似的特點，通過復合造粒工藝制備了高性價比快充型微晶石墨負極材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種快充型微晶石墨負極材料及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種快充型微晶石墨負極材料，其特征在于，所述快充型微晶石墨負極材料具有：

Ⅰ、微晶石墨的粒度為2～6μm，石墨化度92％、雜質(zhì)含量低于0.1％；

Ⅱ、微晶石墨通過熱解碳的連接形成二次顆粒，二次顆粒的粒度為12～20μm；

Ⅲ、微晶石墨的內(nèi)部孔隙被熱解碳完全填充；

Ⅳ、微晶石墨二次顆粒的比表面積≤3m²/g，振實密度≥1.0g/cc；

Ⅴ、在微晶石墨的最外層有一層1～3nm厚的疏松碳層。

一種快充型微晶石墨負極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將微晶石墨廢料與添加劑混合，所述添加劑包括石油瀝青、煤瀝青、生物質(zhì)瀝青；

S2、將混合好的物料轉(zhuǎn)入造粒設備中，在惰性氣氛條件下進行復合造粒，得到復合顆粒；