[发明专利]人造石墨负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包覆的锂离子电池人造石墨负极材料的方法。 

背景技术

人造石墨负极材料循环性能和倍率性能好，对电解液的选择性好，适合用来作为电动汽车等动力用锂电池。 

普通人造石墨负极材料多采用球化系统将人造石墨碎球化整形后直接出售。现有的自动球化系统主要存在以下问题：设备主要针对天然鳞片石墨球化而设计，使用的气流涡旋超微粉机功率一样，在对人造石墨负极材料球化整形时，相同功率的气流涡旋超微粉机会造成已球化好的粒子再次破碎，致使球形度破坏，收率降低；另外，在球化后期，已有部分过细物料被回收，参与球化的物料已大幅减少，此时仍采用大功率气流涡旋超微粉机进行球化，会增大设备能耗。 

经过球化整形的人造石墨负极材料仍存在比表面积大、克比容量低、压实密度低等问题。为制备性能更好的人造石墨负极材料，还需对其进行改性处理。专利CN101924209A将针状焦通过催化石墨化、包膜等改性处理，制得性能较好的人造石墨负极材料；但其制备原料为针状焦，价格贵，而且制备工艺复杂。专利CN1691374A将包覆材料用溶剂溶解后包覆于人造石墨表面，制得的人造石墨负极材料比表面低，首次库仑效率高；但制备过程中引入大量溶剂，工艺复杂，对环境影响大。专利CN1649192A将高温沥青破碎至2μm以下后与天然石墨进行混合，制得的天然石墨负极材料首次库仑效率达到92%；但其在制备过程中仅要求均匀混合，导致包覆效果相比液相包覆效果稍差，且在制备过程中要求将沥青破碎至2μm以下，现有微粉设备极难达到工艺要求。因此，如何采用更合理的人造石墨负极材料固相包覆技术，是目前业界一个亟待解决的问题。 

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种人造石墨负极材料的制备方法。本发明包覆均匀、工艺简单、成本低、便于规模化生产。 

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种人造石墨负极材料的制备方法，其主要特点在于包括以下步骤： 

(1)将粒度小于4mm的石墨碎，将其球化，球化后石墨微粉中位径为15～22μm，比表面积小于7m²/g，振实密度大于0.85g/cm³； 

(2)将包覆材料沥青粉碎至中位径3～5μm； 

(3)称取步骤（1）的石墨微粉80～95重量份，步骤（2）沥青微粉5～20重量份，置于锥形混合机粗混至少10分钟后放料，再将粗混后的物料置于机械融合机内，之后开动机械融合机，以500r/min～1000r/min的转速融合15～60min，使沥青包覆在石墨表面，随后放料； 

(4)把步骤(3)包覆有沥青的石墨粉体装入石墨坩埚中，置于环式焙烧炉中进行焙烧，焙烧最高温度为1000℃～1400℃，在最高温度下保温10～30小时； 

(5)把步骤(4)的焙烧后的石墨粉体装入石墨坩埚，在2800℃～3200℃进行石墨化，即制得石墨负极材料。 

所述的人造石墨负极材料的制备方法，步骤（1）中所述的石墨碎为超高功率电极石墨碎或超高功率接头石墨碎。超高功率石墨电极与超高功率接头的行业标准为YB/T4090-2000，指允许使用电流密度大于25A/cm²的石墨电极。 

所述的人造石墨负极材料的制备方法，步骤（2）中所述的沥青为高温改质沥青，其软化点为100～140℃，结焦值≥55%，甲苯不溶物≥30%，灰分≤0.3%；或中间相沥青，其软化点为250～290℃，结焦值≥75%，甲苯不溶物≥60%，灰分≤0.5%。 

所述的人造石墨负极材料的制备方法，步骤（1）中所述的球化为通过多级连续球化装置将其球化，所述的多级连续球化装置包括有由顺序串联的第一组气流涡旋超微粉机2～8台通过其上设有分级机的负压，压力范围为-0.5MPa～-1MPa通风管道顺序连接第二组气流涡旋超微粉机2～8台和第三组气流涡旋超微粉机2～8台，分级机分级后，将中位径为22μm的石墨微粉进入细颗粒收集装置，大于22μm的石墨微粉进入下一级或下一组气流涡旋超微粉机。 

所述的人造石墨负极材料的制备方法，所述的多级连续球化装置第一组气流涡旋超微粉机功率为120～90kw；第二组气流涡旋超微粉机功率为90～70kw；第三组气流涡旋超微粉机功率为70～30kw。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点： 

①采用超高功率石墨电极碎和超高接头石墨碎作为包覆基体材料，性能好，成本低。