[發明專利]一種碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010764987.X
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN114068888A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 崔日俊;李國敏
• 申請（專利權）人: 深圳格林德能源集團有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/182
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明公開了一種碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料及其制備方法，所述的一種碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料包括人造石墨和天然石墨，所述的制備方法包括天然石墨改性處理和石墨化、天然石墨大顆粒和人造石墨小顆粒融合、酚醛樹脂包覆大小顆粒制備得到碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料。本發明開發出一種克容量高且成本低的石墨負極材料，同時改善石墨負極電化學性能，降低電池成本，提高電池能量密度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及到一種碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有環境友好、循環壽命長、能量密度高等優點，已在智能手機、筆記本、電工工具及電動汽車領域廣泛應用。而隨著企業不斷競爭，現階段鋰離子電池企業也在改變技術路線，在不犧牲現有性能的同時，使用低成本材料，并且提高能量密度，以達到自己的競爭優勢。

負極材料作為鋰離子電池綜合電化學性能的決定因素之一，影響著電池的低溫、倍率、循環等性能。天然石墨具有理想的層狀結構和較高的克容量發揮，幾乎接近理論克容量372mAh/g，且成本低廉，應用于鋰離子電池中，可降低電池成本，還可提高能量密度。然而，天然石墨結構不夠穩定，在快速充放電時容易造成石墨層片脫落，導致電池容量衰減和安全性能差。而人造石墨具有穩定的結構及優異的電化學性能，但是加工性能相對較為困難。因此，需要克服上述問題，開發一種石墨材料以滿足現階段的需求。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料及其制備方法，旨在開發一種克容量高且成本低的石墨負極材料，同時改善石墨負極電化學性能，降低電池成本，提高電池能量密度。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種碳包覆大小顆粒混的石墨負極材料及其制備方法，所述的大小顆粒混的石墨負極材料包括人造石墨和天然石墨，所述的制備方法包括以下步驟：

S1：將球狀天然石墨與瀝青按一定質量比進行加熱捏合，在惰性氣體保護下，進行低溫表面改性處理，冷卻至室溫，得到改性天然石墨；

S2：將S1制備的改性天然石墨進行石墨化處理，制備得到天然石墨大顆粒；

S3：將S2制備的天然石墨大顆粒與人造石墨小顆粒按一定質量比進行融合，得到大小顆粒混合材料；

S4：將S3中制備的大小顆粒混合材料分散于酚醛樹脂溶液中，分散均勻后，干燥，固化交聯，最后進行碳化處理，制備得到大小顆粒混的石墨負極材料。

所述的球狀天然石墨與粘接劑的質量比為100：5~15。進一步地，所述的球狀天然石墨與粘接劑的質量比為100：7~13。

所述的球狀天然石墨的D50為5~10μm，所述的瀝青的D50為2~6μm。進一步地，所述的球狀天然石墨的D50為6~9μm，所述的瀝青的D50為2~5μm。

所述的低溫表面改性處理的溫度為300~800℃。進一步地，所述的低溫表面改性處理的溫度為300~700℃。

所述的石墨化溫度為2400~3000℃，所述的石墨化時間為4~30h。

進一步地，所述的石墨化溫度為2700~3000℃，所述的石墨化時間為4~20h。

所述的天然石墨大顆粒的D50為18~25μm，所述的人造石墨的D50為6~15μm，所述的天然石墨大顆粒與人造石墨小顆粒的質量比為50~80：20~50。進一步地，所述的天然石墨大顆粒的D50為20~25μm，所述的人造石墨的D50為8~15μm，所述的天然石墨大顆粒與人造石墨小顆粒的質量比為60~70：30~40。

所述的固化交聯溫度為100~150℃，固化時間為1~5min。進一步地，所述的固化交聯溫度為100~150℃，固化時間為1~3min。