[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于鋰離子電池的高性能石墨負(fù)極材料，及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010535363.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111933898B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仰永軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖州凱金新能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/20
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 沈濤

本發(fā)明屬于石墨負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于鋰離子電池的高性能石墨負(fù)極材料，及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)先石墨粉破碎，接著與包覆層物料混合，最終成型后再篩分除磁的方式，制得高性能的石墨負(fù)極材料。本發(fā)明具有石墨負(fù)極材料的制備工藝簡(jiǎn)單有效，工藝操作節(jié)能高效，以及制備所得的石墨負(fù)極材料包覆層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、各向同性好，鋰離子嵌入脫出效率高，以及倍率性能和循環(huán)性能突出的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石墨負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于鋰離子電池的高性能石墨負(fù)極材料，及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨材料，目前是鋰離子電池負(fù)極的主要材料，而石墨材料又分天然石墨和人造石墨，后者價(jià)格相對(duì)較高，暫且不考慮，而前者存在顆粒大小不一、表面缺陷較多，以及與電解液之間的相容性較差的問(wèn)題，若天然石墨直接制成鋰離子電池負(fù)極，則表現(xiàn)為容量降低、循環(huán)壽命較短，所以市場(chǎng)上急需一種復(fù)合的石墨材料，來(lái)制備鋰離子電池負(fù)極，以達(dá)到相對(duì)較高的倍率性能，以及循環(huán)性能。

專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN 110707314 A，公開(kāi)日為2020.01.17的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種硅碳復(fù)合鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，包括以下步驟：將微米硅及分散劑加入溶劑中，研磨得到納米硅漿料1；將碳基體加入納米硅漿料1中，攪拌得到混合漿料2；其中碳基體為扁平化的人造石墨、扁平化的天然石墨和扁平化的中間相碳微球中的一種或幾種；將混合漿料2干燥，加入融合機(jī)融合，與包覆劑混合，造粒，置于保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理，置于保護(hù)氣氛中高溫碳化處理，破碎、分級(jí)、除磁，即得到所述硅碳復(fù)合負(fù)極材料。

但是該發(fā)明專(zhuān)利中的鋰離子電池負(fù)極材料存在綜合性能較差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰離子電池的高性能石墨負(fù)極材料，及其制備方法和應(yīng)用，其能通過(guò)先石墨粉破碎，接著與包覆層物料混合，最終成型后再篩分除磁的方式，制得高性能的石墨負(fù)極材料。本發(fā)明具有石墨負(fù)極材料的制備工藝簡(jiǎn)單有效，工藝操作節(jié)能高效，以及制備所得的石墨負(fù)極材料包覆層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、各向同性好，鋰離子嵌入脫出效率高，以及倍率性能和循環(huán)性能突出的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種用于鋰離子電池的高性能石墨負(fù)極材料，包括多孔石墨粉，以及位于所述多孔石墨粉表面的包覆層，所述多孔石墨粉的中值粒徑為16-19μm，壓實(shí)密度≥1.4g/cm³，所述石墨負(fù)極材料的首次容量≥353mAh/g，首次效率≥91%。

在本發(fā)明中，多孔石墨粉的粒徑范圍為12-25μm，保證整體規(guī)格的穩(wěn)定性，而所述石墨負(fù)極材料使用1000次后效率≥87%，這是遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)的，體現(xiàn)了本發(fā)明中石墨負(fù)極材料循環(huán)性能突出的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述多孔石墨粉的孔隙率為35-38%，所述包覆層的材質(zhì)包括石油瀝青或煤瀝青，所述包覆層的厚度為0.5-1.2μm。

在本發(fā)明中，所述包覆層用于覆蓋多孔石墨粉上的各種不規(guī)整的缺陷，以進(jìn)一步提高石墨負(fù)極材料的電化學(xué)性能，例如各向同性，而所述多孔石墨粉自身的高孔隙率特點(diǎn)，則是石墨材料高容量、高密度的基礎(chǔ)。

一種用于鋰離子電池的高性能石墨負(fù)極材料的制備方法，依次包括以下步驟：

S1、將多孔石墨粉原料粗破碎，得到合格的所述多孔石墨粉；

S2、將包覆層原料混合，得到包覆層物料；

S3、將所述多孔石墨粉與所述包覆層物料混合，制得石墨負(fù)極粗材料；

S4、對(duì)所述石墨負(fù)極粗材料進(jìn)行篩分除磁操作，得到最終的所述石墨負(fù)極材料。

在本發(fā)明的步驟S1中，所述多孔石墨粉采用壓實(shí)密度相對(duì)較高、孔隙率相對(duì)較大的優(yōu)質(zhì)球型石墨粉，粗破碎操作采用現(xiàn)有的球磨粉碎機(jī)，按照現(xiàn)有的粉碎工藝進(jìn)行操作。