[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，包括以下步骤：将原料负极材料前驱体进行粉碎和球化处理，得到平均粒径5‑20um、长径比1‑1.5的微粉；将所得微粉在反应器中进行包覆，加热并且高速搅拌，得到包覆前驱体；将所得包覆前驱体进行高温石墨化，得到锂离子电池负极材料。本发明解决现有技术存在的工艺复杂、原料成本高、产品质量不稳定等缺点。

技术领域

本发明涉及一种炭材料及其制备方法，特别是涉及锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

人造石墨作为锂离子电池行业最常用的负极材料之一，具有晶体形态好、比容量高、导电性好等特点；但由于人造石墨大电流性能差、循环性能不理想、溶剂化严重等问题，使得一般石墨需要适当处理才能达到最佳效果。

综合考虑石墨负极材料的优缺点，人们通过表面修饰与改性的方法来实现其电化学性能的进一步提高，其中研究较多的是对石墨进行表面包覆处理。目前市场上的电池负极材料，为了改善动力学性能，通常会在石墨化品颗粒表面二次包覆无定形碳，包覆剂通常采用沥青或者其它高分子聚合物。但包覆过程需要添加包覆剂，包覆之后需要进行碳化，工序复杂、成本高。

如专利文献CN103682350A中将石油焦和沥青粉体混合反应后高温石墨化得到未改性的人造石墨材料，再用沥青包覆改性人造石墨材料，工艺较为复杂。专利文献CN104401974B公开了一种人造石墨的制备方法，将原料进行一次石墨化后利用包覆剂对原料充分包覆浸渍后再次进行石墨化，提高了材料的首次充放电效率，使放电容量大于360mAh/g，但经历了两次石墨化，时间48~120h，耗费大量的时间。 专利CN101224882A通过双氧水或浓硝酸氧化，然后在沥青溶液中包覆处理，可以在低温甚至常温反应，但所选溶剂吡啶、四氢呋喃等成本较高，难以达到产业化标准。专利文献CN1691374A，公开了一种表面包覆沥青的人造石墨负极材料，虽然包覆效果好，但首次放电容量仅能达到335mAh/g以上。

从目前状况看，现有技术都没有从产业化角度达到满意的结果，普遍存在首次充放电容量低、工艺复杂、工艺路线较长，生产成本较高等缺点。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中的问题，提供一种满足市场对锂离子电池性能的需求，提升锂电池的整体性能，开发成本低廉，适于量产的锂离子电池负极材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种锂离子电池负极材料制备方法，包括以下步骤：

A1. 将原料负极材料前驱体进行粉碎和球化处理，得到平均粒径5-20um、长径比1-1.5的微粉。

A2. 将步骤A1所得微粉在反应器中进行包覆，包覆过程不需要添加包覆剂，包覆过程需要加热并且高速搅拌，得到包覆前驱体。

A3. 将步骤A2所得包覆前驱体进行高温石墨化，得到一种颗粒表面包覆人造石墨的锂离子电池负极材料。

优选地，所述步骤A1中，将原料负极材料前驱体在常压、惰性气氛条件下加热至400-500℃，负极材料前驱体颗粒部分熔融但不会出现流动性，按质量百分比计，熔融组分占比为5-20%，所述粉碎和球化过程中，控制粒度分布(D90-D10)/D50为0.8-1.2，长径比为1-1.5。

优选地，所述步骤A2中，所述反应器带高速搅拌装置，反应过程搅拌线速度10-30m/s；所述反应器带有加热装置，反应过程加热温度为400-700℃、反应时间为20min~120min，利用高温条件下颗粒表面熔融-固化实现自包覆，不需要添加包覆剂；所述包覆过程在惰性气氛、常压条件下进行。