[发明专利]一种高功率炭包覆人造石墨负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及炭包覆人造石墨负极材料技术领域，具体地说是一种高功率炭包覆人造石墨负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是近十年以来发展迅速的一类新型环保蓄电池，具有能量密度高、循环寿命长、自放电少、无记忆效应、绿色环保等突出优点。它以嵌锂炭材料代替金属锂作负极材料，克服了以往锂电池因锂枝晶所引起的安全性差的问题，保证了锂电池高电压、高比能等主要特性，是继传统的铅酸蓄电池、镉镍电池、氢镍电池之后的新一代电池，广泛应用于手机、电脑等便携式电子设备及电动汽车、国防工业等领域。随着人们生活品质的提高，对各类电子设备快充性能和电池寿命的要求越来越高，对锂离子电池负极材料的选择与工艺及设备的开发成为材料研发的重点。

锂离子电池负极材料在实际应用中仍然是以石墨类材料占主导地位。石墨化碳负极材料，其导电性好，结晶度高，具有良好的层状结构，适合锂离子的嵌入和脱出。随着电动国家对新能源汽车的大力支持，锂离子电池的应用又进入了一个新的高度，汽车对于人造石墨负极而言，倍率和低温等性能也成为EV材料一个重要的衡量指标。由于石墨层间距小于石墨嵌锂化合物的晶面层间距，致使在充放电过程中，石墨层间距改变，易造成石墨层剥落、粉化，还会发生锂离子与有机溶剂分子共同嵌入石墨层及有机溶剂分解，进而影响电池循环性能。本发明通过对人造石墨的表面包覆，可以改善材料的嵌锂性能，减少活性点，较好的形成SEI膜。锂离子进出有一定的方向选择性，而选择小粒径的兼各向同性更好原料使人造石墨产品具有更高的各向同性特征，同时，炭包覆进一步提高了材料的功率性能和低温性能，这种特征一定程度上增强了极片的压缩密度，提高了与电解液的浸润性，减少了极片的膨胀，对电池的整体寿命的提高有积极的作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种炭包覆人造石墨负极材料制备方法，以煤系马赛克焦为主要原料，利用这种原料的良好的各向同性，经过表面炭包覆，大幅提高了材料的快充、倍率和低温性能，同时阻抗也明显降低，是一款优异的高功率材料，适用于EV及启停电源的锂离子电池负极人造石墨材料。

为实现上述目的，设计一种高功率炭包覆人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、以煤系生焦为原料A；

b、以沥青为原料B；

c、将原料A进行粉碎形成微粉，控制微粉粒径为5.0～7.0μm；

d、将原料B进行粉碎、分级形成微粉，控制微粉粒径为≤3μm；

e、将c步骤得到的原料A的微粉在630℃进行改性热处理，然后在电阻式石墨化炉中进行2700-2800℃的常温石墨化处理；

f、将e步骤得到的石墨化后物料，进行混合、筛分，得到单颗粒石墨化品；

g、将单颗粒石墨化品与原料B的微粉混合均匀，投入常温包覆机中进行包覆改性，所述的原料B的微粉是单颗粒石墨化品的4wt％；包覆改性后的物料在推板窑中炭化处理，固化包覆层，炭化温度为1150℃；

h、待步骤g的物料冷却至室温后，进行混合、筛分，获得产品。

所述煤系生焦为马赛克焦或各向同性焦。

所述沥青为石油沥青。

所述的常温包覆机所用设备为融合机。

步骤f中所述的混合采用设备为犁刀混料机。

步骤e中改性热处理6～8h。

步骤e中常温石墨化处理50h。

步骤g中包覆改性的时间为4～6min。

步骤g中炭化处理的时间为10～12h。

本发明同现有技术相比，具有如下优势：

1、采用煤系生焦制备的小颗粒人造石墨的进行包覆改性，使负极材料具有更小的反应阻抗，提升了材料的低温性能和功率特性；

2、由于原料的具有各性同性的结构，材料在2500～2800℃下进行低温石墨化可以达到材完全石墨化的要求，由于材料的石墨化温度和循环性能成反比，所以材料在2500～2800℃下进行低温石墨化处理，提高了材料的循环性能，同时降低了石墨化成本、达到了节能的目的；

3、采用价格低廉的煤系生焦作为主要材料，成本低廉，在保证材料应用性能良好的同时，节约成本，提高性价比；

4、对炭化后的物料用犁刀混料机进行打散，混料机飞刀具有弱剪切分散作用，比无重力、螺带混料机的解聚功能具有明显优势，打散物料的同时，不会破碎颗粒的结构，提高了产品的收率；

5、采用融合机进行常温包覆，具有操作简单、高效、节能的优势。

附图说明

图1为本发明实施例及对比实施例电化学测试的阻抗图。