[发明专利]一种人造石墨负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池领域，具体涉及锂离子电池负极材料人造石墨的制备。

背景技术

随着低碳、绿色、循环经济的迫切需要，新能源动力电池，特别是锂离子动力电池的研究得到了快速发展。由于锂离子动力电池具有工作电压高、高能量密度、放电电压平稳、低温性能好、自放电小、无记忆效应、对环境友好以及工作寿命长等优点，广泛应用于纯电动汽车、混合动力汽车、大型电动工具中。

人造石墨作为锂离子电池负极材料的一种，具有压实密度大、容量高、循环性好的特点，是锂离子电池特别是锂离子动力电池理想的负极材料。人造石墨材料用于普通3C电子产品时，充放电流较小，时间较长，在负极表面形成的SEI膜较薄，在电池充放电循环的过程当中，电池内阻基本变化不大，但是当人造石墨作为负极材料用于锂离子动力电池时，由于动力电池需要快速充放，因此在负极材料表面形成的SEI膜会随着电池充放电次数的增加越来越厚，电池内阻逐渐增大，导致电池容量衰减和充放电效率降低，降低了动力电池的使用寿命。

内阻是衡量电池性能的一个重要指标。内阻大，电池充放电时间长，效率低。为了降低电池负极材料内阻，人们通常在负极材料匀浆时添加导电剂，以增加负极材料的导电性。中国专利CN103872288即是将导电碳黑混入人造石墨中制备成浆料，但是这种方法由于导电剂在人造石墨材料中是呈独立分散状态，导电剂和人造石墨材料不能很好的接触，降低了导电效果。此外，由于导电剂均为纳米级材料，加入后增加了整个浆料的粘度，影响人造石墨涂布时的加工性能。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的上述问题，提供一种可降低内阻的人造石墨负极材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

首先对焦炭等原料进行粉碎、球化，将球化后的原料、导电性聚合物、粘结剂和溶剂按照一定比例加入到搅拌釜中搅拌均匀，其中，导电性聚合物占总质量的比例为0.5～5％，粘结剂占总质量的比例为2～10％；蒸发脱溶剂后接着在800～1000℃非氧气氛下纯化2～10hr，然后在2500～3000℃高温进行石墨化处理不小于24hr。

导电性聚合物占总质量的比例优选为2～3％，粘结剂占总质量的比例优选为6～8％；所述导电性聚合物为电导率在10^-6S/m以上的聚合物材料；所述粘结剂为高分子聚合物，所述溶剂为强极性溶剂。

根据本发明的制备方法，所述导电性聚合物包括但不限于聚对苯(PPP)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚苯基乙炔(PPV)、聚苯胺(PANI)、聚乙炔(PA)以及它们的掺杂、衍生物。

根据本发明的制备方法，所述高分子聚合物优选石油沥青或煤沥青。

根据本发明的制备方法，所述强极性溶剂优选甲苯、二甲苯、三甲苯、吡咯烷酮、三氯乙烯、丙酮、四氯化碳、二氯甲烷中的一种。

由于采用了以上的方案，使本发明具备的有益效果在于：

能够使导电性聚合物依靠高分子聚合物的粘结力均匀分散在球形原料的表面，在球形原料的表面形成一层均匀的包覆层，经过纯化和石墨化后，即可在人造石墨材料的表面包覆一层均匀的导电层。这种导电层可以增强锂离子传输时的导电效果，降低负极材料的内阻，增强电池的容量和循环寿命。

本发明的另一个优点在于，负极材料匀浆时不再需要添加导电剂，这样直接的好处在于可以有效降低浆料的粘度，提高涂布的加工性能。

具体实施方式

下面用具体实施方式对本发明作更详细说明。

实施例一

本实施例首先对生焦原料进行粉碎、球化，质量比按照球化后的生焦：聚苯胺(PANI)：石油沥青＝85：5：10的比例加入到装有二甲苯的搅拌釜中搅拌均匀，蒸发脱溶剂后接着在1000℃非氧气氛下纯化10hr，然后在3000℃高温石墨化120hr。将制备的人造石墨材料按照常规电池制备工艺组装成实效电池，测得电池内阻38.5mΩ，循环次数1400周。

实施例二

本实施例首先对生焦原料进行粉碎、球化，质量比按照球化后的生焦：聚苯胺(PANI)：石油沥青＝97.5：0.5：2的比例加入到装有二甲苯的搅拌釜中搅拌均匀，蒸发脱溶剂后接着在1000℃非氧气氛下纯化10hr，然后在3000℃高温石墨化120hr。将制备的人造石墨材料按照常规电池制备工艺组装成实效电池，测得电池内阻40.6mΩ，循环次数1300周。

实施例三