[发明专利]一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料，所述负极材料的平均粒径D50为16～21μm，振实密度为1.1～1.2g/cm3，比表面积为1.0～3.0m2/g，灰分小于0.05％，其制备方法包括：将针状焦粉碎分级得到两种粒度的粉料；将两种粒度的粉料均匀混合得到复合前驱体；将复合前驱体球化整形处理；将整形物料进行高温石墨化处理；将石墨化物料与有机碳源均匀混合；将混合物料碳化，冷却到室温。本发明所得负极材料压实密度高达1.75g/cm³，首次可逆容量高于355mAh/g，首次放电效率高达97％，中倍率(0.5C、1C、2C)循环性能大幅提升，其制备方法简单且成本低，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池碳负极材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比容量高、工作电压高、安全性好、无记忆效应等一系列的优点，广泛应用于笔记本电脑、移动电话和仪器仪表灯诸多便携式电子仪器设备中。随着新能源汽车的普及，其应用范围已拓展到电动车汽车等领域。负极材料作为电池核心部件之一，对电池综合性能起着关键性作用。在现有负极材料中，人造石墨与电解液相容性好、循环和倍率性能佳等优点，成为商业化锂离子电池负极材料。

近年来，随着电子设备的功能化、智能化不断提高，人们对电子设备电源高能量密度化的要求不断提高。因此，开发高能量密度、高压实、倍率性能好的负极材料已成为研发热点。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，但是这种方法制造的石墨负极材料首次容量只能达到350mAh/g，并且中间相碳微球价格昂贵；CN105938906A公开了一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料及其制备方法，本发明以针状焦为原料制备出高容量、高压实、低循环反弹人造石墨复合负极材料，首次容量高于355mAh/g，首次效率约94％。但制备过程中需要在高温惰性气氛下采用离子束对针状焦进行轰击，得到表面具有微孔或不规则微凹坑的复合前驱体，制备工艺复杂。因此，研发低成本、高容量、高压实且易工业化的人造石墨负极材料成为目前锂离子电池行业急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料及其制备方法。

一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料，所述人造石墨复合负极材料的平均粒径D50为16～21μm，振实密度为1.1～1.2g/cm³，比表面积为1.0～3.0m²/g，灰分小于0.05％。

本发明还提出了一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将针状焦进行粉碎分级，分别得到平均粒径D50为10～30μm和平均粒径D50为3～8μm的两种粒度的粉料；

b、将步骤a得到的平均粒径D50为10～30μm和平均粒径D50为3～8μm的两种粒度的粉料按照一定质量比例均匀混合，得到复合前驱体；

c、将步骤b得到的复合前驱体进行球化整形处理；

d、将步骤c得到的物料进行高温石墨化处理；

e、将步骤d得到的物料与有机碳源按照一定质量比例均匀混合；

f、将步骤e得到的物料进行碳化后，冷却到室温，然后打散、筛分、除磁即得。

优选的，所述步骤a中的针状焦包括石油针状焦、煤系针状焦、石油针状煅后焦和煤系针状焦煅后焦，针状焦的挥发分范围为0.1～10％。

优选的，所述步骤a中粉碎分级设备为气流粉碎机、高压磨粉机、棒式机械粉碎机、低速冲击式球化粉碎机；所述分级设备可以为气流分级机、射流式分级机、亚微米分级机或超微米气流分级机。