[發明專利]一種節能環保的人造石墨負極材料制備方法

在審

• 申請號: 202010877822.3
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112010299A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 彭淵敏;韓峰;韓少峰;楊棟梁;郭峰
• 申請（專利權）人: 贛州市瑞富特科技有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 贛州智府晟澤知識產權代理事務所(普通合伙) 36128
• 代理人: 夏琛蓮

本發明公開了一種節能環保的人造石墨負極材料制備方法，該方法旨在解決現有工藝所需的設備占地大、能耗高，同時半成品為粉體形式，不利于物料的轉移及運輸處理，作業效率低，加工成本高的技術問題。該方法先將微米級的原材料粉體與瀝青粉末的混合，在室溫至300℃的條件下完成混料，并以高壓及超高壓作用取代反應釜高溫下的造粒作用，從而以壓制成型取代高溫反應釜的造粒，再經高溫石墨化產品處理以及粉碎和分級，得到人造石墨負極材料。該方法以壓制成型取代高溫反應釜的造粒，有效地降低了能量消耗，而且耗時更短、效率更高，同時其塊狀半成品更利于轉移及運輸，進一步降低了能耗，并提升了作業效率，有利于人造石墨負極材料的大規模生產。

技術領域

本發明屬于鋰電池石墨負極材料的制備領域，具體屬于一種節能環保的人造石墨負極材料制備方法。

背景技術

鋰離子電池與普通電池相比，因其能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等特點，故在手機、筆記本電腦等方面已經得到迅速普及；并且隨著各種電子產品對小型輕量及多功能、長時間驅動化的要求不斷提升，對鋰離子電池容量的要求也日益提高。而目前，鋰離子電池容量的提高主要依賴于負極材料的發展和完善，因此長期以來，提高鋰離子電池負極材料的比容量，減少首次不可逆容量，改善倍率特性，一直是針對鋰離子電池研究開發的重點。

目前，針對鋰離子電池負極材料的研究較多為碳材料、硅基材料、錫基材料、鈦酸鋰、過渡金屬氧化物等，其中，石墨類碳材料因技術比較成熟，而且在安全和循環壽命等方面性能較好，同時廉價、無毒，因此是現今最為常見的負極材料。另外，石墨類碳材料還可以分為人造石墨和天然石墨，兩者分別作為負極材料各有優缺點，即人造石墨具有循環穩定的優點，但其在容量上一般要低于天然石墨；而天然石墨雖然具有容量高的優點，但由于天然石墨的高度晶化和取向度，因此其在充電過程中會發生溶劑分子進入石墨層間而引起石墨層剝落的現象，從而導致電循環性能降低。此外，因為天然石墨受限于本身的自然性質，因此其制備的負極材料難以實現較大幅度的提升，所以業內便更多地聚焦于人造石墨的制備。

現今針對人造石墨的制備工藝，高溫反應釜中的造粒以及石墨化爐中的高溫石墨化是其最為關鍵的兩個步驟，在高溫反應釜的造粒過程中，需要一次性投入較多物料，而且在制備過程中，還需要將反應釜升溫至600℃以上的高溫，因此該工藝環節的設備占地大、能耗高、污染大；同時，其半成品為粉體形式，這樣非常不利于物料的轉移及運輸處理。另外，在高溫石墨化的過程中，需要將半成品粉末添加至坩堝容器中，并將其投入進石墨化爐，而其粉體形態不易轉移，且作業效率低，極大地提升了加工成本；此外，石墨化爐的空間較為有限，而粉體的堆積密度又較低，這也桎梏了石墨化爐的利用效率，提升了設備使用成本。

為此，目前針對人造石墨的制備會采用二次造粒的方式進行，即先將混合料投入高溫包覆釜，再向其中加入瀝青，并結合攪拌加熱和碳化等流程，之后在進行石墨化，得到石墨二次粒子；但該工藝還是要用到大型包覆設備，而且該包覆設備投料量也較大，同時還需要進行高溫碳化的過程，因此能耗也較高，效率低。

發明內容

(1)要解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種節能環保的人造石墨負極材料制備方法，該方法旨在解決現有工藝所需的設備占地大、能耗高、污染大，同時半成品為粉體形式，不利于物料的轉移及運輸處理，作業效率低，提升了加工成本的技術問題。該方法以壓制成型取代高溫反應釜的造粒，有效地降低了能量消耗，而且耗時更短、效率更高，同時其塊狀半成品更利于轉移及運輸，進一步降低了能耗，并提升了作業效率，有利于人造石墨負極材料的大規模生產。

(2)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了這樣一種節能環保的人造石墨負極材料制備方法，其具體步驟為：

步驟一、將焦類石墨原材料粉碎至微米級，得到微米級原材料粉體；

優選地，在步驟一中，所述焦類石墨原材料為石油焦、瀝青焦、煤油焦中的一種或多種混合。