[發明專利]石墨負極材料、其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010574411.7
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111668480B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 周海輝;吳璇;賴俊輝;任建國
• 申請（專利權）人: 貝特瑞新材料集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明提供石墨負極材料、其制備方法和鋰離子電池。所述方法包括以下步驟：(1)對石墨進行粉碎，得到納米化石墨；(2)將納米化石墨與輔料混合得到漿料，將所述漿料造粒，得到粉末；(3)將粉末在保護性氣氛下進行加熱處理，得到所述石墨負極材料。本發明提供的制備方法流程短，成本低，通過粉碎納米化處理解決了石墨難提純的問題，更小的一次顆粒有助于縮短鋰離子的遷移路徑，使得倍率性能有明顯提升；通過噴霧造粒獲得規則的球形結構解決了傳統天然石墨負極取向性各異的問題，提供了更多的嵌脫鋰位點，避免了局部過膨脹的問題，球形結構也有益于材料后續的加工應用。

技術領域

本發明屬于儲能材料技術領域，涉及一種負極材料及其制備方法和鋰離子電池，尤其涉及石墨負極材料、其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

隨著環境問題的頻發和傳統化石能源的不斷減少，人類對可持續發展的呼聲越來越高，作為新的環境友好型的電動汽車便迎來了蓬勃發展的歷史契機。鋰離子動力電池作為電動汽車中最關鍵的部件之一，也理所當然的成為了當下研究的重點。石墨憑借其低且穩定的放電平臺、優異的循環性能以及成本上的優勢長期占領著鋰電商用負極市場。天然石墨作為石墨類負極中的一種，天生就有著容量高，成本低的優勢，長期占領著鋰電商用負極市場。

一種石墨負極材料的制備方法，通過將微米級的天然鱗片石墨微粉與粘接劑混合，在噴霧造粒機上干燥得到粉體，經熱處理得到天然石墨負極。然而，該天然石墨負極材料只是宏觀上的取向各異，微觀上存在石墨微晶橫臥，鋰離子遷移路徑長的問題，所以天然石墨負極材料的倍率性能還有待提升。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供石墨負極材料、其制備方法和鋰離子電池。本發明提供的石墨負極材料為高倍率、低應變、長壽命的石墨負極材料，本發明提供的制備方法工藝簡單，生產成本低廉，在市場需求旺盛的動力電池領域極具商業應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種石墨負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

對石墨進行粉碎，得到納米化石墨；

將所述納米化石墨與輔料混合得到漿料，將所述漿料造粒，得到粉末；及

將所述粉末在保護性氣氛下進行加熱處理，得到所述石墨負極材料。

本發明提供的制備方法通過粉碎納米化消除了石墨(尤其是天然石墨)高取向性的問題，同時使得石墨內部的機械應力得到了很好的釋放，造粒成球則為鋰離子提供了豐富的嵌脫通道，使得制備的負極材料具有高倍率、低應變、長壽命的性能。

本發明中，所述加熱處理對于不同的原料其具體處理方法不同，純度高的原料碳化就可以，純度低的原料需要石墨化。

以下作為本發明優選的技術方案，但不作為對本發明提供的技術方案的限制，通過以下優選的技術方案，可以更好的達到和實現本發明的技術目的和有益效果。

作為本發明優選的技術方案，所述石墨為天然石墨。

優選地，所述天然石墨包括微晶石墨和/或鱗片石墨尾料。

使用微晶石墨既容易實現高容量，又具有低成本的優勢。

作為本發明優選的技術方案，所述粉碎為氣流粉碎。本發明中，氣流粉碎的優勢在于氣流粉碎提供的沖擊能量更高，粉碎效果更好，可以將質地較軟的石墨類材料實現納米化，同時，氣流粉碎原理是石墨顆粒間的碰撞沖擊，不會有新的金屬等異物引入。采用氣流粉碎納米化的方法解決了天然微晶石墨難提純的問題，更小的一次顆粒有助于縮短鋰離子的遷移路徑，使得倍率性能有明顯提升。