[发明专利]锂离子电池用人造石墨负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用负极材料的制备方法，特别是一种用于锂离子动力电池，以及要求较高压实比和适用于PC溶剂体系的人造石墨负极材料的制备方法。 

背景技术

锂离子电池是自上个世纪九十年代以来继镍氢电池之后的新一代二次电池。因其具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应的优点，成为目前高档电子消费品首选的化学电源，并已经渗透到航空航天、军事等尖端技术领域。伴随着其与日俱增的需求，锂离子电池正成为新世纪科学技术研究与开发的重点和热点。目前商品化锂离子电池的负极材料主要为碳材料，而且主要是石油焦碳和石墨类材料，其中高结晶度的石墨负极材料具有高的充放电容量、良好的充放电平台，但其大倍率放电性能较差，不能够满足动力锂离子电池的要求，并且高结晶度的石墨不能够用于含有PC溶剂的电解液体系，而PC溶剂作为电解液的溶剂能够使电池具有优异的高低温性能而在电池中得到广泛应用；而人造石墨负极材料具有更好的倍率放电性能，并且能够用于PC电解液体系，循环稳定，但是容量较低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池用人造石墨负极材料的制备方法，要解决的技术问题是使负极材料具有高的放电容量、库仑效率和长的循环寿命， 并且能够适用于含PC溶剂的电解液体系，满足锂离子动力电池对负极材料大倍率充放电性能的要求，降低生产成本。 

本发明采用以下技术方案：一种锂离子电池用人造石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：一、将煤系或石油系针状焦粉碎至粒度在5～18μm范围；二、、将针状焦粉碎后在50-160℃进行预热处理1-5小时；三、添加占针状焦大于0～10wt.％的改性剂和占针状焦大于0～10wt.％的催化剂，混合，然后在100℃～300℃温度范围内喷雾干燥制粒，催化剂是磷酸、P₂O₅、硼、B₄C、BN、锆、锆氧化物、钛、硅中的一种以上；四、在800℃～3000℃温度范围内热处理1～48小时，然后降温到室温，得到负极材料。 

本发明的方法降温到室温后进行筛分得到平均粒径在5～35μm的产品。 

本发明的改性剂是可炭化的有机物的一种以上，所述可炭化的有机物是呋喃树脂、脲醛树脂、嘧胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶SBR，羧甲基纤维素CMC、焦炭、煤沥青或石油沥青。 

本发明的预热处理和热处理时，充入保护性气体：氮气、氩气、氦气、氖气或二氧化碳。 

本发明与现有技术相比，负极材料采用针状焦粉碎，经过热处理，克服了高结晶度石墨材料不能在PC溶剂的电解液体系中稳定循环的缺点，并且能够大倍率放电，可用于锂离子动力电池，以该材料作负极的锂离子二次电池放电容量高、循环性能优良和具有较低的生产成本，且工艺简单，易于工业化生产。 

附图说明

图1是本发明实施例1的锂离子电池用人造石墨负极材料的电镜照片。 

图2是本发明实施例1的锂离子电池用人造石墨负极材料的XRD测试图。 

图3是本发明实施例1的锂离子电池用人造石墨负极材料的充放电曲线图。 

图4是本发明实施例2的锂离子电池用人造石墨负极材料的电镜照片。 

图5是本发明实施例2的锂离子电池用人造石墨负极材料的XRD测试图。 

图6是本发明实施例2的锂离子电池用人造石墨负极材料的充放电曲线图。 

图7是比较例中，针状焦经过粉碎处理后的电镜照片。 

图8是比较例中，针状焦经过粉碎处理后的XRD测试图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 

本发明的锂离子电池用人造石墨负极材料，具有块状、球形或长径比在1.5～4之间的近球形的微观特征，其具有350mAh/g以上的比容量，比表面积小于3.0m²/g，极片密度大于1.75g/cm³，平均粒径在5～35μm之间，晶体层间距d₀₀₂在0.336nm到0.346nm之间。 

其制备方法包括以下步骤： 

一、将煤系或石油系针状焦粉碎机械粉碎后粒度在5～18μm范围。