[發明專利]一種復合石墨負極材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202110019697.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112820874B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 陳亮;林文佳;曾漢民;何巍;劉建華;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種復合石墨負極材料及其制備方法和用途。所述方法包括以下步驟：(1)將人造石墨原料、天然石墨與中溫瀝青混合，得到混合物；(2)將步驟(1)得到的混合物進行造粒、石墨化，得到天然石墨和人造石墨的復合物；(3)將步驟(2)得到的復合物與高溫瀝青混合，進行碳化，得到所述復合石墨負極材料。所述方法通過各步驟的相互配合，減少復合石墨負極材料的生產工序，克服現有技術中分開生產天然石墨和人造石墨再混合存在的缺陷，同時提升所述復合石墨負極材料的倍率性能、循環性能和快充性能。

技術領域

本發明涉及石墨材料技術領域，具體涉及一種復合石墨負極材料及其制備方法和用途。

背景技術

石墨材料因具有穩定性高、導電性好、來源廣等優點，被認為是目前較為理想的鋰電池負極材料。但天然石墨負極比容量及倍率性能不能滿足高性能負極材料的需要，為解決這一問題，研究者們對其進行了一系列的研究。

其中，CN105070916A公開一種高壓實碳包覆天然石墨材料的制備方法，以層間距介于0.3470～0.3700的膨脹天然石墨為原料，經有機溶劑溶解、抽濾后，再于高壓下恒壓，再于50～70℃添加適量的過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉的混合液，制得在石墨端面形成高分子膜的材料；最后于900～1900℃進行碳化處理，得到高壓實碳包覆天然石墨材料。但是所述方法僅對天然石墨的端面進行包覆，對其倍率性能和快充性能的提升有限。

隨著研究的不斷深入，人們對于天然石墨和人造石墨的缺陷認識也進一步加深，將兩者結合使用作為鋰離子電池的負極材料。其中，CN106654235A公開一種復合石墨材料、其制備方法及其用途，所述方法包括：(1)將活化的天然石墨、人造石墨前驅體和瀝青混合均勻，于惰性氣氛下融合造粒；(2)將融合造粒產物與石墨化催化劑混合均勻，進行高溫石墨化，得到復合石墨材料。采用所述復合石墨材料制備的電極片具有壓實密度高、電極片吸液速率快且對電解液兼容性好的優點，但是由于石墨化催化劑的加入，增加了生產成本，同時引入雜質，不利于復合石墨材料品質的提升。

CN1808745A公開一種用于鋰離子二次電池的負極活性物質、該活性物質的負極、及包括該負極的鋰離子二次電池。其中所述負極活性物質包括由鱗片狀天然石墨、球狀天然石墨和鱗片狀人造石墨組成的混合石墨，其中鱗片狀天然石墨占混合石墨總重量的35-70重量％、球狀天然石墨占混合石墨總重量的5-45重量％，鱗片狀人造石墨占混合石墨總重量的5-30重量％。使用該負極活性物質的負電極的密度達到1.55-1.60g/cm³，使用該負極活性物質的鋰離子電池具有較高的可逆容量和較好的循環壽命。但是所述負極活性物質是由天然石墨和人造石墨的摻混方案是單獨生產天然石墨和人造石墨，再進行比例混合得到的，但是分開生產天然石墨和人造石墨再混合，增加了石墨負極活性物質的生產工序，后期將天然石墨和人造石墨物理混合也存在混合不夠均勻的問題。此外，由于天然石墨和人造石墨的性質差異，后期混合不能保證產品的性能穩定性。

基于現有技術的研究，如何提升天然石墨和人造石墨的復合均勻性，同時減少石墨負極材料的生產工序，提高所述石墨負極材料的品質、穩定性、倍率性能和快充性能，成為目前急需解決的技術問題。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明提供了一種復合石墨負極材料及其制備方法和用途。所述制備方法，通過將天然石墨和人造石墨原料先混合，再進行后續造粒及石墨化等工序，使得天然石墨和人造石墨的復合更加徹底，有效減少了生產工序，有效提升石墨負極性能和穩定性，再通過碳包覆，提升材料的倍率性能和快充性能。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種復合石墨負極材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將人造石墨原料、天然石墨與中溫瀝青混合，得到混合物；

(2)將步驟(1)得到的混合物進行造粒、石墨化，得到天然石墨和人造石墨的復合物；