[發明專利]一種低成本長循環的石墨負極材料及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 202110707655.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113526956A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 葉雨佐;劉明東;林毛;吳其修
• 申請（專利權）人: 湛江市聚鑫新能源有限公司;廣東東島新能源股份有限公司
• 主分類號: C04B35/52
• 分類號: C04B35/52;C04B35/622;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 謝蓉;謝怡婷

本發明提供了一種低成本長循環的石墨負極材料及其制備方法和用途；本發明的制備方法中，將壓型機的溫度控制在比瀝青熔點高40～100℃，使瀝青保持在液體狀態，可以完全確保瀝青在高溫高壓下填充到石墨微粉內部的孔隙，同時在其表面形成瀝青包覆層。高壓炭化過程中，一方面可以抑制瀝青中的低分子量芳香族化合物和直鏈小分子脂肪烴的揮發；另一方面加壓過程也有利于聚合反應的進行，使得瀝青的炭化殘碳高，既能對石墨微粉內部孔隙的快速增密，提高負極材料的壓實密度，又能在石墨微粉表面形成均勻且致密的碳包覆層，降低了負極材料的比表面積，提高了電池的首次效率和循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池碳負極材料技術領域，具體涉及一種低成本長循環的石墨負極材料及其制備方法和用途。

背景技術

儲能技術是平衡各類能量應用需求，提升社會整體能量使用效率的有效手段，在提高大規模及分布式可再生能源接入能力和城市微網電能質量提升等應用領域都有廣泛的使用前景。在現有儲能電池體系中，鋰離子電池以其材料體系靈活、技術更新快成為最受關注的儲能電池體系，已在各類示范工程中廣泛應用。

目前市場上儲能鋰離子電池基本上采用人造石墨作為負極材料，而人造石墨是石油焦和針狀焦經過石墨化處理得到的。隨著石油等資源價格的持續上漲，石油焦和針狀焦價格也在上漲，使得負極材料的成本在不斷增加。在石墨負極領域成熟的生產工藝條件下，尋找一種更具有高性價比的原材料是主要關鍵問題。

目前市場上石墨化爐中的電阻料和特種石墨加工過程中產生的邊角料以及加工粉塵石墨化度高且成本低，已經引起行業關注。但這兩種材料表面呈多孔隙狀，粉碎成微粉顆粒后存在比表面積過大、壓實密度過低等缺陷，難以滿足高端動力電池的材料要求。

發明內容

本發明所解決的技術問題是如何利用特種石墨加工過程中產生的尾料和電阻料來制備石墨負極材料，特此提供一種低成本長循環的石墨負極材料及其制備方法和用途。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種石墨負極材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)將瀝青和石墨微粉加入到混合機中進行混合，得到前驅體；

(2)將前驅體填充到壓型機中，通過電磁振動，抽真空，放入高壓容器中，進行加壓和加熱處理，壓制成塊狀物；

(3)將步驟(2)的塊狀物在惰性氣氛下進行高壓炭化處理，冷卻后進行打散、篩分、除磁，得到所述石墨負極材料。

根據本發明，步驟(1)中，所述瀝青和石墨微粉的質量比為(10-20):100，例如為10:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100、16:100、17:100、18:100、19:100或20:100。

根據本發明，步驟(1)中，所述混合機的轉速為200～250r/min，所述混合的時間為1小時以上，以確保瀝青和石墨微粉的均勻混合。所述混合機為本領域已知的混合機，所述混合的溫度為室溫。

根據本發明，步驟(1)中，所述的瀝青選自浸漬瀝青，或選自軟化點為65～85℃的瀝青，所述瀝青的D₅₀粒徑為1～3μm。

根據本發明，步驟(1)中，所述石墨微粉選自電阻料、高功率電極料、高純石墨制品、等靜壓石墨等加工過程中的一種或多種尾料組合物，所述石墨微粉的D₅₀粒徑為8～20μm。

根據本發明，步驟(1)中，所述石墨微粉例如可以是通過將石墨或石墨尾料進行粉碎、分級、整形的方法獲得。