[發(fā)明專利]一種改性瀝青包覆微晶石墨負極材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2022-10-24
• 公開（公告）號: CN115579470B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 韓峰;張春梅;王劍秋
• 申請（專利權）人: 贛州市瑞富特科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/215
• 代理公司: 南昌金軒知識產(chǎn)權代理有限公司 36129
• 代理人: 楊麗

本發(fā)明屬于鋰電池負極材料技術領域，具體涉及一種改性瀝青包覆微晶石墨負極材料及其制備方法，該制備方法先將微晶石墨加熱處理并與粘結(jié)劑混合粉碎，然后浸泡在酸液中處理，將晾干后的微晶石墨用酚醛樹脂包覆，再用改性瀝青包覆，最后進行碳化、石墨化得到改性瀝青包覆微晶石墨負極材料。本發(fā)明改性瀝青包覆微晶石墨負極材料，經(jīng)兩次除雜、兩次包覆、兩次碳化后，得到的負極材料比容量高，循環(huán)性可靠，導電性能、倍率性能好，充放電效率高。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰電池負極材料技術領域，具體涉及一種改性瀝青包覆微晶石墨負極材料及其制備方法。

背景技術

負極材料主要選擇電勢盡可能地接近金屬鋰、比能量高、充放電可逆性強、與電解液兼容性好、比表面積低(10m²/g)、真密度高(2.0g/m³)、嵌鋰過程中尺寸與機械穩(wěn)定性好、價格低廉等的材料。一般可分為炭基和非炭基兩類，炭系材料一般具有層狀結(jié)構(gòu)，可以作為鋰離子的進出管道，同時也可作為鋰離子的儲存空間，但是容易受到炭系材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，組織構(gòu)造和形態(tài)的影響，而出現(xiàn)許多電化學上的問題。

炭材料包括石墨、焦炭、碳黑等，而石墨有可分為天然石墨和人工石墨。天然微晶石墨又叫無定型石墨、隱晶石墨，是我國的優(yōu)質(zhì)石墨資源，但未經(jīng)提純的微晶石墨顆粒中鑲嵌著較多的雜質(zhì)礦物，經(jīng)過提純處理除去這些雜質(zhì)后會在微晶石墨顆粒內(nèi)部留下大量空隙和孔洞，而這些空隙和孔洞會使得提純后的微晶石墨振實密度較低、比表面積偏大，直接用作鋰離子電池負極材料時存在不可逆容量高、首次庫倫效率低等嚴重影響電池性能的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種改性瀝青包覆微晶石墨負極材料及其制備方法，該改性瀝青包覆微晶石墨負極材料，通過兩次除雜、兩次包覆后，微晶石墨含量高，空隙和孔洞被填充，提高了振實密度，降低了比表面積，得到的負極材料比容量高，循環(huán)性可靠，導電性能、倍率性能好，充放電效率高。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種改性瀝青包覆微晶石墨負極材料的制備方法，包括以下具體步驟：

S1.在惰性氣體保護下，將微晶石墨轉(zhuǎn)入400-500℃反應釜加熱1-2h，然后加入粘結(jié)劑混合均勻后進行粉碎：

S2.將S1中粉碎后的微晶石墨用酸液浸泡并攪拌處理1-2h，然后取出用水沖洗1-2遍，晾干：

S3.將S2處理后的微晶石墨加入到反應器中，加入溶于溶劑中的酚醛樹脂溶液攪拌均勻，然后在負0.05-0.1MPa、135-150℃條件下處理至溶劑揮發(fā)，得到包覆酚醛樹脂的微晶石墨材料：

S4.將S3得到的材料與改性瀝青混合，在壓力為10-25MPa、160-180℃條件下攪拌混合1-2h，得到包覆有改性瀝青的材料；

S5.在惰性氣體保護下，將S4中所得包覆有改性瀝青的材料先進行碳化處理，然后再進行石墨化處理，得到改性瀝青包覆微晶石墨負極材料。

本技術方案中先對微晶石墨經(jīng)中高溫處理，可有效去除其中部分雜質(zhì)，同時加入粘結(jié)劑后進行粉碎，可以防止微晶石墨破碎過細而浪費，以及比表面積過大，使用粘結(jié)劑可控制其粒度；使用酸液浸泡可再次去除微晶石墨的雜質(zhì)，提高微晶石墨的純度；通過在微晶石墨的空隙及表面包覆一層酚醛樹脂，后續(xù)經(jīng)碳化、石墨化后，形成一層無定型致密碳層，能有效提高鋰離子的遷移速度，提高了充放電效率；通過在微晶石墨的空隙及表面再次包覆一層改性瀝青，可在微晶石墨表面再次包覆一層疏松碳層，可進一步增加儲液量，提高比容量。

進一步地，上述技術方案中，S1中，所述粘結(jié)劑為液體瀝青，加入量為所述微晶石墨總量的1-5％。

進一步地，上述技術方案中，S1中，所述微晶石墨粉碎后的粒徑為4-6μm。本技術方案中通過控制微晶石墨的粒徑，可有效控制其比表面積及利用率。