[发明专利]一种锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地说是一种锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池与原有电池相比，以其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点，在手机、笔记本电脑和电动工具等方面已经迅速普及了。随着各种产品对小型轻量及多功能、长时间驱动化的要求不断增加，锂离子二次电池容量的提高主要依赖于负极材料的发展和完善。因此，长期以来，提高锂离子电池负极材料的比容量、减少首次不可逆容量，改善倍率特性，一直是研究开发的重点。

锂离子电池负极材料使用的天然石墨有理想的层状结构，具有很高的放电容量(接近理论容量372mAh/g)，成本低但其存在结构不稳定，易造成溶剂分子的共嵌入，使其在充放电过程中层片脱落，导致锂离子电池循环性能差，安全性差。因此，为克服天然石墨性能上的不足，现有技术都是对天然石墨进行改性处理。如：

日本专利JP10294111用沥青对石墨炭材料进行低温包覆，包覆后须进行不融化处理和轻度粉碎，这种方法难以做到包覆均匀；

日本专利JP11246209是将石墨和硬炭颗粒在10～300℃温度下在沥青或焦油中浸渍，然后进行溶剂分离和热处理，这种方法难以在石墨和硬炭表面形成具有一定厚度的高度聚合的沥青层，对于天然石墨结构稳定性的提高将受到限制；

日本专利JP2000003708用机械方法对石墨材料进行圆整化，然后在重油、焦油或沥青中进行浸渍，再进行分离和洗涤，单纯从包覆方法看与JP11246209相近；

日本专利JP2000182617是采用天然石墨等与沥青或树脂或其混合物共炭化，这种方法能够降低石墨材料比表面积，但在包覆效果上难以达到较佳控制；

日本专利JP2000243398是利用沥青热解产生的气氛对石墨材料进行表面处理，这种方法不大可能使被改性材料的形态得到很大改善，因而使电性能的提高受到限制；

日本专利JP2002042816以芳烃为原料用CVD法进行包覆或用沥青酚醛树脂进行包覆，这与JP2000182617和JP2000243398在效果上有相似之处。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中改性石墨结构稳定性不佳、形态不规整、包覆效果不好、电性能不高等缺陷，提供一种产率高、工序简单、具有高容量及良好倍率性能的锂离子电池负极材料的制备方法。

为实现上述目的，设计一种锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

(1)、原料混合：将鳞片石墨、石油系针状焦粉和沥青混合均匀，得混合料；其中，所述鳞片石墨和所述石油系针状焦粉的质量比为9∶1～5∶5；所述沥青的用量为所述鳞片石墨和所述石油系针状焦粉总质量的20～40％；

(2)、复合造粒：所述混合料于400～600℃下进行复合造粒，冷却至室温，得物料；按本领域常识，所述复合造粒的气氛为惰性气氛。所述惰性气氛是指在所述的复合造粒中不参与反应的气氛，一般为氮气或氩气等惰性气氛；

(3)、石墨化处理：所述的物料于2800～3000℃下进行石墨化处理20～60h；按本领域常识，所述石墨化处理的气氛为惰性气氛；

(4)、筛分：筛分处理，取筛下物，即得锂离子电池负极材料。

所述鳞片石墨的平均粒径D50为5～20μm。

所述鳞片石墨的平均粒径优选为D50为6～10μm。

所述石油系针状焦粉的平均粒径D50为5～20μm。

所述的沥青为石油沥青和/或煤沥青。

所述的原料混合在高速混匀机中进行，混合的时间为2～3小时。

所述复合造粒的温度为480～580℃，时间为2～6小时。

所述的筛分采用300目气锤超声筛。

所制得的锂离子电池负极材料其粒径D50为10～25μm；比表面积≤2.0m²/g；放电容量≥360mAh/g；首次放电效率≥95％；放电倍率(3C/0.2C)≥80％。

本发明同现有技术相比，复合造粒和石墨化工艺简便易行，原料来源广泛且成本低；制备的锂离子电池负极材料，比表面积低，克容量和放电效率高，其制成的扣式电池的综合性能优良、放电容量和充放电效率高，3C/0.2C下的放电容量保持率高，且倍率性能好。

附图说明

图1为本发明实施例2中制备锂离子电池负极材料的扫描电镜照片。

具体实施方式