[发明专利]一种人造石墨负极材料及其制备方法和其应用

说明书

  

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，具体涉及一种人造石墨负极材料及其制备方法和其应用。

  

背景技术

自1991年日本索尼公司成功地将碳材料用于制备锂离子电池负极以来，锂离子电池碳负极材料就备受关注。近年来，锂离子电池碳负极材料已在各种便携式电子产品和通讯工具中广泛应用。当今世界，能源日趋匮乏，各国政府和各大汽车企业正在加紧开发无排放、无污染的电动汽车。锂离子电池作为一种新型的可充电电池，具有高电压、高能量密度、环保无污染、无记忆效应等优点，被誉为“最有前景的化学电源”。

锂离子电池的关键技术之一在于负极材料的选择和研究，而负极材料的质量好坏直接影响电池的电化学性能。目前，碳材料已成为商业化的锂离子电池负极材料。其中，天然石墨具有高比容量、低价格等优点，但存在首次不可逆容量较大、循环性能较差、不适合大倍率充放电等缺陷；人造石墨的结构稳定性高，嵌锂性能优良，循环寿命长，极片加工性能好，得到业内的广泛肯定和使用。

近年来，随着电子产品的小型化和高性能化，对电池高能量密度化的要求不断提高。开发高压实、高能量密度的负极材料业已成为研发热点。CN102110813A公开了一种锂离子电池负极石墨材料，其包含中间相石墨和人造石墨，该发明在一定程度上提高了石墨材料的压实密度，但是这种方法得到的大倍率放电性能降低。因此，需要寻找高压实、高能量密度，满足市场需求的负极材料。

  

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压实的人造石墨负极材料，所述人造石墨负极材料由D₅₀为3μm-10μm的中间相石墨：D₅₀为20μm-30μm的中间相石墨按照质量比为1-10：10-1均匀混合而成。

本发明的优选技术方案中，所述的中间相炭微球未经过炭化处理。

本发明的优选技术方案中，所述中间相炭微球的D₅₀为20-60μm，优选为30-50μm。

本发明的优选技术方案中，所述人造石墨负极材料的比表面积为1-25m²/g，优选为1-10 m²/g。

本发明的优选技术方案中，所述人造石墨负极材料的形状选自球形、近球形、椭圆形、针状、板状、纤维状、鳞片状的任一种或其组合。

本发明的目的在于提供一种高压实的人造石墨负极材料的制备方法，包括下述步骤：将中间相炭微球粉碎至D₅₀为3-30μm后，在惰性气体保护下，再将其置于2000-3000℃下进行石墨化处理，制得中间相石墨，所述人造石墨负极材料由D₅₀为3μm-10μm的中间相石墨：D₅₀为20μm-30μm的中间相石墨按照质量比为1-10：10-1均匀混合而成。

本发明的优选技术方案中，所述的中间相炭微球未经过炭化处理。

本发明的优选技术方案中，所述中间相炭微球的D₅₀为20-60μm，优选为30-50μm。

本发明的优选技术方案中，所述人造石墨负极材料的形状选自球形、近球形、椭圆形、针状、板状、纤维状、鳞片状的任一种或其组合。

本发明的优选技术方案中，所述的粉碎为气流粉碎。

本发明的优选技术方案中，所述粉碎的粉碎频率为15-45Hz，优选为20-40Hz，更优选为25-35Hz。

本发明的优选技术方案中，所述石墨化温度为2500-2800℃。

本发明的另一目的在于提供本发明的人造石墨负极材料用于制备锂离子电池的电极中的应用。