[發明專利]一種石墨負極材料包覆的方法

在審

• 申請號: 201911032194.2
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110890529A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 張展;姚君;賈楠楠;張馨予;朱慶廟
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 徐喆

本發明涉及一種石墨負極材料包覆的方法，通過熱聚合反應，使包覆材料和石墨材料形成統一的包覆體，1)計算包覆材料重量：包覆材料重量＝S×m×h×ρ；2)將包覆材料粉碎，將石墨材料和包覆材料混合均勻加入反應釜中，進行熱聚合反應；3)將熱聚合后的產物投入甲苯中，攪拌，溫度在80?120℃；取出固體物質，烘干，放入石墨化爐中，進行共炭化。優點是：本發明通過熱聚合反應，使包覆材料和石墨材料形成統一的包覆體，防止包覆材料脫落、破碎，比容量提高12％以上。

技術領域

本發明屬于屬于煉焦領域，尤其涉及一種利用熱聚合反應進行石墨負極材料包覆的方法。

背景技術

隨著氣候變暖、全球能源危機和環境污染的日益加劇,大力支持新能源汽車的發展已上升為我國的國家戰略。據統計，到2018年年底，新能源汽車銷售將達到118萬輛；到2020年，可完成200萬輛的新能源汽車銷售目標。隨著新能源汽車的發展，動力鋰電池的需求量不斷增加，2015年中國鋰電池總產量47.13GWh，其中，動力電池產量16.9GWh，占比36.07％；預計到2020年動力鋰電池的需求量將達到125GWh。鋰電行業的快速發展對于電池負極材料的需求快速增長，根據2017年中國電池負極材料的統計分析結果表明：中國電池負極材料的產量已高達11萬t，同比增長23％，且市場前景非常樂觀。由于大多數鋰電池廠商都采用炭材料作為負極，新能源汽車及鋰電池的發展必將帶動炭負極材料需求的快速增長，成為目前既石墨電極之后另外一個重要的高端炭材料市場。

目前國家針對汽車行業的政策逐漸向新能源汽車靠攏，新能源汽車中又以電動汽車最受市場追捧。現行市場內的電動汽車受動力電池容量的限制，行駛里程較低，嚴重影響了電動汽車的市場銷售。負極材料作為影響動力電池容量的關鍵因素，一直是電池廠家的研發重點。近年來隨著材料技術的成熟，石墨負極材料基本完全占據了市場。

石墨材料主要包括天然石墨和人造石墨兩大類，其中天然石墨受限于自身微觀結構，高倍率性能不佳；人造石墨受制于加工成本，產品性能提升有限。近年來，各個負極廠家將研發重點轉向石墨材料改性，以價格低廉的低端石墨材料為基礎，通過表面性能改性，提高負極材料的性能。

現有的改性方法主要采用對石墨材料粉末進行包覆的工藝，一般采用溶劑法進行包覆。溶劑法包覆是通過化學溶劑，將包覆材料溶解后配成溶液，與石墨粉末材料進行攪拌混合。混合過程中溶液附著在石墨粉末材料表面，形成改性涂層，然后高溫石墨化，使包覆材料與石墨粉末材料結合為一體，完成石墨材料的表面改性。該方法優點為工藝簡單、設備投資低；缺點為包覆材料通過物理吸附方式與石墨材料結合，結合度較低，包覆層易破碎，影響材料性能。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種新的石墨負極材料包覆的方法，使包覆材料與石墨材料更緊密的結合，防止包覆材料脫落、破碎，提高比容量。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種石墨負極材料包覆的方法，通過熱聚合反應，使包覆材料和石墨材料形成統一的包覆體，包括以下步驟：

1)測量石墨材料粉末的比表面積S，對石墨材料稱重，記錄重量m；包覆層厚度平均值h，包覆材料密度為ρ；計算包覆材料重量：

包覆材料重量＝S×m×h×ρ；

2)將包覆材料粉碎為粒徑15-70μm的粉末，將石墨材料和包覆材料混合均勻加入反應釜中，在0.5-1.5h內由室溫升溫至180-220℃，保溫0.5-1h；然后升溫速率控制在5-10℃/min，攪拌速率控制在30-60r/min，升溫至380-420℃，熱聚合反應結束，所得產物自然冷卻至室溫。

3)將冷卻至室溫后的產物投入重量為產物1.5-3倍的有機溶劑中，攪拌1-3h，溫度控制在80-120℃，使未與石墨材料結合的包覆物溶解到有機溶劑中；取出固體物質，在60-80℃條件下烘干10-15h，使有機溶劑完全蒸發；