[发明专利]一种锂离子电池用人造石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用人造石墨负极材料及其制备方法。本发明所述负极材料的制备方法包括：将中温煤焦油沥青放入反应釜中，再投入煅前煤系针状焦，充分混合均匀后进行热缩聚焦化反应得中间相沥青焦；将中间相沥青焦进行粉碎处理得中间相沥青焦细粉；将中间相沥青焦细粉依次进行表面氧化处理和炭化处理得到预处理产物；将预处理产物进行石墨化处理，得到石墨化样品；将石墨化样品进行除磁筛分得到成品。本发明采用无需预处理的中温煤焦油沥青和煅前针状焦共炭化，制备出兼具各晶粒为高结晶度同时多晶粒共生融合的焦炭，经粉碎塑形、表面处理、石墨化得到石墨负极材料产品，工艺环节更为精简，同时降低制备成本。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及高结晶度各向同性人造石墨前躯体的制备,尤其涉及一种锂离子电池用人造石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

针对越来越高的电动汽车续航里程和充电速度的双重需求，锂离子电池人造石墨负极材料主要选用高性能针状焦二次颗粒的方法来制备；选用高性能针状焦是为了提升能量密度从而提高续航里程，而二次颗粒的方法是为了提高安全性、使用寿命和充电速率。然而，上述方法存在性能瓶颈，由于针状焦微观颗粒的特殊形状，二次颗粒的结构很难均匀统一，形貌也很难达到规则，使得体积密度、使用寿命、电池效率、高温性能都不能达到最佳；制备工序较多，成本也相对较高，同时，这也是制约电动汽车市场快速扩大的原因之一。因此，本发明提出一种锂离子电池用人造石墨负极材料及其制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种锂离子电池用人造石墨负极材料及其制备方法，本发明所述负极材料的制备方法，通过在中间相沥青成焦过程中一次性达到兼具较高结晶性和比二次颗粒更高的各向同性，同时更容易粉碎制得形貌规则的微观颗粒，突破了结构瓶颈，得到耐高温性能好、快速充电、高能量、长寿命的新型石墨负极材料。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种锂离子电池用人造石墨负极材料制备方法，包括以下具体步骤：

(1)原料混合：将中温煤焦油沥青放入反应釜中，加热升温到160～170℃，再向反应釜投入煅前煤系针状焦，充分混合均匀；

(2)热缩聚焦化:将反应釜中的温度升高至425～445℃，控制中温煤焦油沥青和煅前针状焦热缩聚反应8～10h，获得中间相沥青焦；

(3)粉碎：将中间相沥青焦进行粉碎处理得到平均粒径为16～17μm的中间相沥青焦细粉；

(4)表面处理：将(3)得到的中间相沥青焦细粉依次进行表面氧化处理和炭化处理得到预处理产物；

(5)石墨化：将(4)中得到的预处理产物进行石墨化处理，得到石墨化样品，石墨化温度为2800～3200℃；

(6)除磁筛分：将(5)中的石墨化样品进行除磁筛分，即得到成品。

优选地，所述中温煤焦油沥青的软化点范围为85℃～95℃。

优选地，所述煅前煤系针状焦投入量为中温煤焦油沥青投入量2～3％，所述煅前煤系针状焦的粒径尺寸小于2μm。

优选地，所述步骤(2)中热缩聚反应在隔绝氧气氛围下进行。

优选地，所述步骤(4)表面氧化处理和炭化处理具体为：先将中间相沥青焦细粉的置于氧化炉中，在氧气气氛或空气氛围下，在300℃～350℃条件下恒温热处理4～6h；然后将氧化处理后的中间相沥青焦细粉置于炭化炉，在氮气气氛下，在650℃～1000℃条件恒温热处理6～8h，得到预处理产物。

优选地，所述步骤(6)中筛分采用100～500目振动筛。