[发明专利]一种回收高纯石墨角料制备锂电池用负极粉料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料加工技术领域，具体为一种回收高纯石墨角料制备锂电池用负极粉料的方法。

背景技术

锂离子电池是目前世界上最为理想也是技术最高的可充电化学电池，与其它电池相比，锂离子电池各项性能更为出色，具有体积小、电容量大、电压高等优点。即使现在出现了硅碳、锡碳等新型负极材料，但商业化的理离子电池负极材料仍以炭材料为主，主要有天然石墨和人造石墨两种。由于动力电池市场的蓬勃发展，人造石墨因其优异的循环性能占据了较大的市场份额。

特种石墨主要指高强度、高密度、高纯度的石墨制品，又称三高石墨。该行业的一次制品多为石墨块或棒体材料，需要进行机械加工得到特定行业所需的模具、器件等。在利用加工机械切削、钻孔、抛光打磨过程中，大量的加工边角料和加工粉尘产生。对于较大的边角料，部分公司可能进行二次加工成较小的器件以提高原料利用率，但仍会不可避免地产生大量不便加工的边角余料只能视为废品。另外，由于车间作业环境和环保要求，一般工厂都会利用负压抽吸方式将加工过程中的粉尘直接收集至除尘袋，收集过程无外来杂质引入。由于特种石墨生产的工艺特点，这两种来源(块体边角余料/加工粉尘)的尾料，都具有高石墨化度和大的微晶尺寸的特征，表明了其中炭的微晶结构发育较为完善，且灰份极低，这二个主要指标决定了其可以满足负极材料的性能要求。目前该尾料主要用途为增碳剂等，经济价值较低。但若直接将该类尾料破碎、筛分、分级后用作负极材料，则存在容量较低、首次效率较低的明显缺点，只能面对低端市场，不但经济价值较低，而且制约了资源的合理化利用。

发明内容

本发明提供一种利用特种石墨尾料制备锉电池用负极材料的方法，目的为以特种石墨尾料为主要原料，提供一种工艺简单、成本低廉、质量可靠而且适合规模化生产的锂电池用负极材料的方法，对特种石墨尾料进行有效的循环利用并提升其经济价值。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种利用特种石墨尾料制备理电池用负极材料的方法，其包括如下步骤：

Sl.将特种石墨尾料颗粒进行球形化处理，然后加入粘结剂并混合均匀得预混料；

S2.将氧化石墨烯与纳米硅按比例混合在溶剂中超声分散得悬浮分散液，静置后，取上层稳定分散液均匀喷混入Sl中的预混料中得混合料，所述的上层稳定分散液可认为是氧化石墨烯与纳米硅粉的分散系；

S3.将S2中的混合料压型得压块，氮气与氢气的混合气氛下对压块进行焙烧处理，冷却至室温后，压块依次经破碎、除磁和筛分，即得锂电池用负极材料。

特种石墨尾料是指利用加工机械切削、钻孔、抛光打磨特种石墨的过程中产生的边角余料和加工粉尘，特种石墨尾料颗粒包括上述边角余料(较大的边角余料需破碎处理：成颗粒)和加工粉尘。

可以理解的是，Sl中预混料的制备和S2中悬浮分散液的制备并无先后顺序，也可以先配制S2的悬浮分散液并静置后取上层稳定分散液备用，然后再制备Sl的预混料。

上述方案中混合时用到的设备可以为锥形搅拌器、对辊轧片机、犁刀混合机等常规设备。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择。

具体的，Sl中特种石墨尾料颗粒的中位粒径在2mm以下，其球形化处理后的中位粒径在10um以下。中位粒径(D50)是指累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径值，它的物理意义为粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％。

具体的，Sl中预混料由球形化处理后的特种石墨尾料颗粒和粘结剂按照60-90：5-30的质量比混合而成。

具体的，Sl中粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇或聚四氟乙烯。

具体的，S2中氧化石墨烯与纳米硅粉按质量比为8～15：1～3的比例进行混合。

具体的，S2中溶剂为N-甲基毗咯烷酮、丙酮、乙醇、异丙醇中的一种或两种以上的混合。

具体的，S2中所述悬浮分散液中氧化石墨烯与溶剂的质量比为1：1000-100000。

具体的，S2中预混料与用于对其进行均匀喷混的上层稳定分散液的体积比为10-100：1。

具体的，S3中的压型为模压成型和冷等静压成型中的一种或两种的组合，成型压力为40-80MPa。