[發明專利]一種人造石墨負極材料及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910940312.3
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110642247B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 仰永軍;葛傳長;仰韻霖
• 申請（專利權）人: 廣東凱金新能源科技股份有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;H01M4/36;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市啟信展華知識產權代理事務所(普通合伙) 44579
• 代理人: 馮蓉

本發明公開了一種高能量密度倍率型人造石墨負極材料的制備方法，包括如以下步驟：將原料焦直接粗破磨粉或粗破經高溫修飾后磨粉，整形處理得到一次顆粒A；將一次顆粒A與有機碳源混捏后進行動態熱包覆，篩分，得到一次顆粒B；將一次顆粒A與粘結劑混合均勻后置于造粒反應釜中造粒，篩分，得到二次顆粒C；將一次顆粒B與二次顆粒C分別進行石墨化處理，篩分，得到石墨化一次顆粒B和石墨化二次顆粒C；將石墨化一次顆粒B與石墨化二次顆粒C按比例混合均勻，篩分，即得到成品。該制備方法工藝簡單、質量易于控制；將采用上述方法制備得到的人造石墨負極材料應用于鋰離子電池中，該鋰離子電池容量高、循環好、快充性能優異。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料的技術領域，特別涉及人造石墨負極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池作為當前移動數碼終端(手機、平板、筆記本)以及新型可穿戴設備使用最為廣泛的驅動力來源，已經成熟應用了近二十多年的歷史。人們在追求移動設備超長待機的同時對其充電時間要求也越來越苛刻。隨著電動汽車的快速發展，人們渴望電動車在具備長續航能力的同時也具有快速充電的性能。因此，高容量高倍率鋰離子電池的需求逐年增加。

長期以來，提高人造石墨的容量、壓實、降低膨脹，提高其綜合條件循環性能一直是研究開發的重點。目前市場應用的石墨類負極材料多為各向異性石墨，其較高的取向性限制了鋰離子電池的快速充放電性能和循環壽命。單純的人造石墨表面具有較多的活性端面，在充放電過程中會加速電解液的副反應，造成不可逆容量增大，循環穩定性減弱。目前，提高石墨負極材料的倍率性能的方法主要有表面改性、減小顆粒尺寸和顆粒復合。二次顆粒包覆碳化可以獲得高容量高倍率材料，但存在包覆均一性差、再次粘結現象顯著、收率低等問題，嚴重影響材料的加工性能。

為解決上述問題，專利201710683450.9公開了一種快充石墨負極材料及其制備方法，通過將石墨前驅體與包覆材料混合、低溫處理和高溫石墨化處理，但缺少二次顆粒化工序和表面改性工序，離子擴散路徑和界面改善效果有限，能量密度不高，快充性能提升不明顯。專利201711333907.X公開了一種高容量高倍率的復合石墨負極材料的制備方法，通過將石墨前驅體與中間相炭微球混合后共同造粒和石墨化，雖然提升了材料的動力學水平，但是能量密度偏低，且制備成本高。專利201810939161.5公開了一種高倍率快充石墨負極材料的制法，首先將石墨前驅體粉碎后石墨化，然后再與粘結劑融合碳化，雖然工藝較為簡單，但是石墨單體顆粒包覆不均勻，碳化結構活性位殘存多，高溫穩定性不足。

根據上述產業界所面臨的問題，如何更合理地對石墨結構進行優化設計和結構組合成為高端人造石墨負極生產首要考慮的方向。鑒于此，確有必要開發一種快充石墨負極材料及其制備方法。

為此，我們提出了一種高容量、高壓實密度、長壽命的倍率型的人造石墨負極材料及其制備方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種人造石墨負極材料及其制備方法，具有所得材料容量高、循環好、快充性能優異的優點。

為實現上述目的，本發明提供了一種高能量密度倍率型人造石墨負極材料的制備方法，包括如以下步驟：

S 1、將原料焦直接粗破磨粉或粗破經高溫修飾后磨粉，整形處理得到一次顆粒A；

S2、將一次顆粒A與有機碳源混捏后進行動態熱包覆，篩分，得到一次顆粒B；

S3、將一次顆粒A與粘結劑混合均勻后置于造粒反應釜中造粒，篩分，得到二次顆粒C；

S4、將一次顆粒B與二次顆粒C分別進行石墨化處理，篩分，得到石墨化一次顆粒B和石墨化二次顆粒C；

S5、將石墨化一次顆粒B與石墨化二次顆粒C按比例混合均勻，篩分，即得到成品。