[发明专利]一种锂离子电池负极用硬碳材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极用硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：将净化及预氧化的煤沥青溶解于80℃以上的特种溶剂中；将生物质多羟基醇在沥青溶液中混合,进入球磨机中进行搅拌、热解和复合后，在球磨机中湿法球磨粉碎；将悬浮液离心出含固浆料并放入低温炭化炉中进行预碳化；粉粒经粉碎、筛分并放入氮气气分碳化炉中，在1100～1200℃中保持一段时间，制得锂离子电池负极用硬碳材料。本发明主要工艺在液相中进行，环境封闭，传质传热均匀，产品性能优越稳定，并且后段工艺就可采用液相泵送工艺，既简便可靠，又可降低粉尘危害及损耗；其制备工艺简单,设备环节少,原料来源广泛,成本低,便于实现工业化规模生产,具有极大的现实应用意义。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，尤其是一种锂离子电池负极用硬碳材料的制备方法。

背景技术

现有锂离子电池的负极材料主要采用石墨材料。由于近年来动力电池/电动工具/储能电池等新的应用，对锂离子电池的倍率性能、循环性能、低温容量保持性能提升的要求越来越迫切，而石墨负极因其分子结构决定了对上述性能的提升空间有限。而同为碳材料的硬碳负极材料，既能大幅提升上述性能，又不需大幅改动原有电池工艺，是目前最理想解决方案。

硬碳负极目前主要是日本的企业在生产销售，国内也有多家企业在研发，线路主要有生物质和化石资源两类，此两种线路各有优缺点。主要体现在：现有生物质硬碳及复合硬碳研发制备方案，热解/复合工艺均为固相或半固相反应，其在传质/传热等反应要素上很难均匀，影响了产品性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池负极用硬碳材料的制备方法，其利用生物质羟基多元醇在有机溶剂/沥青混合液中的不溶特性，使其在液相无氧环境中热解/缩聚，同时与沥青复合，保证了反应的均匀性及反应/复合深度。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种锂离子电池负极用硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将净化及预氧化的煤沥青溶解于80℃以上的特种溶剂中，该溶剂与煤沥青比例为10～20:1；

步骤2、将生物质多羟基醇在步骤1的沥青溶液中按1：3～5混合,在80～180℃下及氮气保护无氧环境下进入球磨机中进行搅拌、热解和复合后，在球磨机中湿法球磨粉碎；

步骤3、将步骤2得到的悬浮液离心出含固浆料，将含固浆料放入低温炭化炉中进行预碳化；

步骤4、将步骤3得到的粉粒经粉碎、筛分，放入氮气气分碳化炉中，在1100～1200℃中保持一段时间，制得锂离子电池负极用硬碳材料。

所述步骤1中特种溶剂是由长链脂肪烃与多环芳烃或杂环芳烃混合制成。

所述步骤1中煤沥青的软化点为180℃～280℃。

所述步骤2中的生物质多羟基醇为淀粉、纤维素和蔗糖中的一种或多种。

所述粉碎后的粉粒D₅₀为7～15μm。

所述步骤2中在离心过程中还分离出液相沥青溶液，在低温碳化炉还蒸出溶剂，上述溶剂可循环利用。

所述步骤3中预碳化的温度为450℃。

所述步骤4在1100～1200℃中保持的时间为4小时。

所述步骤4粉碎、筛分后的粉粒D₅₀为7～9μm。

本发明的优点和积极效果是：