[发明专利]一种用于快充型锂离子电池石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于快充型锂离子电池石墨负极材料及其制备方法，制备方法包括：将碳素类材料进行粉碎处理、筛分分级处理得到一次颗粒；一次颗粒的D50为12‑20μm；将一次颗粒与沥青掺混得到粉料；将粉料进行捏合处理得到捏合料；将捏合料粉碎后在惰性气氛中碳化处理得到碳化物料；将碳化物料粉碎、筛分后进行石墨化处理，之后进行除磁处理，过筛。本发明提出的用于快充型锂离子电池石墨负极材料的制备方法，流程简单，工艺成熟，可大规模商业化生产；所得负极材料抗压性能强，可以避免负极极片因过大的压力导致石墨颗粒结构破坏，内部孔隙率大幅下降、空隙分布不均等问题，大幅提升其加工性能，孔隙率及孔径分布良好，倍率性能优异。

技术领域

本发明涉及锂离子负极材料技术领域，尤其涉及一种用于快充型锂离子电池石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，对锂离子动力电池的需求呈现逐年递增的趋势，因此对上游原材料的需求也曾爆发式增长。其中石墨类负极材料因其循环性能和倍率性能好，对电解液的选择性好，为目前主流的动力电池负极材料。普通的石墨负极材料多采用球化系统将材料碎球化整形后直接出售，该类产品一般是单一的一次颗粒形式，该类产品在制片辊压过程中，靠近集流体一侧和靠近隔膜一侧的压实效果存在差异，从而造成靠近隔膜一侧的孔隙率远低于靠近集流体一侧。进而对锂离子扩散造成一定的阻碍，无法进行大电流快速充电，而且在负极表面容易形成析锂。该类石墨负极材料难以满足人们对动力电池高能量密度、高功率性能、快速充放电的需求。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于快充型锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其流程简单，处理工艺成熟，可以进行大规模商业化生产；该方法制备的石墨负极材料，具有较强的抗压性能，可以避免负极极片因过大的压力导致石墨颗粒结构破坏，内部孔隙率大幅下降、空隙分布不均等问题，大幅提升负极材料的加工性能，同时具有良好的孔隙率及孔径分布，从而使该材料具备优异的倍率性能。

本发明提出的一种用于快充型锂离子电池石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将碳素类材料进行粉碎处理，之后进行筛分分级处理得到一次颗粒；其中，一次颗粒的D50为12-20μm；将所得一次颗粒与沥青进行掺混得到粉料；

S2、将粉料进行捏合处理得到捏合料；

S3、将捏合料粉碎后在惰性气氛中进行碳化处理得到碳化物料；

S4、将碳化物料粉碎、筛分后进行石墨化处理，之后进行除磁处理，过筛得到用于快充型锂离子电池石墨负极材料。

优选地，在S1中，所述碳素类材料为人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、MCMB、石油焦、针状焦中的一种或多种的混合物。

优选地，在S1中，所述粉碎为气碎或者球磨粉碎。

优选地，所述粉碎采用球磨机粉碎，球磨机转速设为50-250r/min，球磨时间为2-10h，球料比为1：5-2：1。

优选地，在S1中，一次颗粒与沥青的掺混比例控制在1：1-4：1。

优选地，所述沥青为石油沥青、煤沥青中的一种或者两种的混合物。

优选地，在S2中，所述捏合处理在真空捏合机中进行，捏合温度控制在180-280℃，捏合时间控制在2-6h；真空捏合机搅拌桨公转速度控制在10-50RPM，自转速度控制在30-80RPM，真空度≤-80kPa。

优选地，在S3中，将捏合料粉碎后在惰性气氛中升温至700-1500℃进行碳化处理，碳化处理的时间为3-5h，升温速率控制在2-5℃/min。

优选地，在S3中，将捏合料粉碎后在惰性气氛中以2-5℃/min的速率升温至400-450℃，保温1.5-2.5h，之后以2-5℃/min的速率升温到700-1500℃进行碳化处理3-5h。