[发明专利]一种锂离子电池负极材料自包覆前驱体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极材料自包覆前驱体制备方法，包括以下步骤：将初级原料进行脱氢缩聚反应，得到前驱体中间产物；将前驱体中间产物进行粉碎和球化，得到前驱体微粉；将前驱体微粉加热至400‑500℃，使前驱体微粉颗粒部分熔融自包覆，得到自包覆前驱体。本发明不需要添加包覆剂，不需要进行碳化处理，简化了工艺，降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种可制备锂离子电池负极材料的炭材料及其制备方法，特别是涉及可制备锂离子电池负极材料的前驱体及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的关键技术之一在于对负极材料的探索研究，从而提高电池的性能。要达到高电压、高比容量和良好的循环性能，要求材料具有更好的脱嵌可逆性，更多的嵌锂空间，能够快速脱嵌；较高的放电电压，平坦的放电曲线；好的热力学稳定性；能与电解液较好地相溶；稳定的充放电过程，较小的结构变化。

尽管被研究的锂离子电池负极材料多种多样，而真正应用于生产中的负极材料还是以炭质材料为主。已实际用于锂离子电池的炭负极材料主要包括三大类：易石墨化炭、难石墨化炭和石墨。与另外两种炭材料相比，石墨导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，更适合锂离子的嵌入和脱出，且具有良好的充放电电压平台，是一种性能较好的锂离子电池负极炭材料。但是石墨材料与电解液的相容性较差，耐过充放性能不好，在嵌锂过程中易产生石墨层的剥离，循环性能较差。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。目前市场上的动力电池负极材料，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。这种虽然在一定程度上可以改善石墨的电化学性能，但这种结构存在一些缺点：由于颗粒表面为无定形碳，反应活性较高，通常会对存储性能造成负面影响；颗粒表面为无定形碳另外一个不良后果就是增加不可逆容量，造成首次效率偏低；包覆过程需要添加包覆剂，包覆之后需要进行碳化/石墨化，导致成本增加。

专利CN1691374A公开了人造石墨与包覆材料混合包覆后热聚合，经过炭化、石墨化后得到表面包覆炭层的炭负极材料，得到的材料首次充放电效率、首次放电容量较低，且包覆过程复杂，需要经过炭化和石墨化处理，能耗高；专利CN101916844A公开了一种负极材料，内核为石墨，外壳为沥青的石墨化产品，虽然沥青包覆较均匀，但需要外加包覆剂并球磨混合，经过炭化、整形、石墨化过程才能得到所述产品。

因此从目前现状来看，制备锂离子电池负极材料需要外加包覆剂，工艺步骤多，能耗高，成本也较高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种锂离子电池负极材料自包覆前驱体。

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自包覆前驱体制备方法，包括以下步骤：

S1. 采用石油渣油、催化裂化油浆或煤焦油为初级原料，在反应釜中进行脱氢缩聚反应，控制反应温度400-600℃、反应时间4-8h、升温速度2-10℃/min、釜内压力0.1-0.5MPa，反应过程在惰性气氛条件下进行，得到负极材料前驱体中间产物；

S2. 将步骤S1得到的前驱体中间产物进行粉碎和球化处理，控制粒径为5-20um、长径比为1-1.5，得到前驱体微粉；

S3. 将步骤S2得到的前驱体微粉在常压、惰性气氛条件下加热至400-500℃，使前驱体微粉颗粒部分熔融，熔融部分通过表面自扩散均匀包覆在颗粒表面形成包覆层，按质量百分比计，熔融部分占比前驱体微粉总质量的5-20%，得到用于制备锂离子电池用碳极材料的自包覆前驱体。