[发明专利]人造复合石墨负极材料、锂离子电池及制备方法和应用

权利要求书

1.一种人造复合石墨负极材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

将包含无烟煤粉末、针状焦生焦粉、石墨化催化剂和能够石墨化的粘合剂的块状混合物进行炭化处理，之后进行催化石墨化高温处理，即可；

其中，所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉的质量比为(2-5)∶(5-8)；所述无烟煤粉末的粒径D50为12-40μm；所述针状焦生焦粉的粒径D50为10-20μm；所述石墨化催化剂为下述元素的碳化物和氧化物中的一种或多种：硅、铁、锡或硼；

制备所述块状混合物的方法包括以下步骤：将包含无烟煤粉末、针状焦生焦粉、石墨化催化剂和粘合剂的混合物加热捏合，压片，之后粉碎，压制成块，即可。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无烟煤粉末的粒径D50为12-37μm。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述无烟煤粉末的粒径D50为12.2μm，15.4μm，18.5μm，19.1μm，19.5μm，20.1μm或36.1μm；

和/或，所述针状焦生焦粉的粒径D50为10.5-19.8μm。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述针状焦生焦粉的粒径D50为15.4μm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化催化剂为硅的碳化物和/或铁的氧化物；

和/或，所述能够石墨化的粘合剂为石油沥青、煤沥青和酚醛树脂中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石油沥青或煤沥青的粒径为0.1mm以下。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化催化剂的用量为所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉质量之和的1-10％；

所述能够石墨化的粘合剂的用量为所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉质量之和的10-30％；

和/或，所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉的质量比为3∶7-2∶3。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化催化剂的用量为所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉质量之和的3-8％；

所述能够石墨化的粘合剂的用量为所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉质量之和的15-25％。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化催化剂的用量为所述无烟煤粉末和所述针状焦生焦粉质量之和的5％。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热捏合的加热温度为低于所述的能够石墨化的粘合剂的交联温度并且在所述的能够石墨化的粘合剂的软化点温度以上10-80℃；

所述加热捏合的时间为1-2小时；

所述粉碎为粉碎成粒径为5-100μm的颗粒；

所述压片为压成厚度2-5mm的片状物；

和/或，所述压制成块采用挤压成形、模具成形或冷等静压成形。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述的加热温度为160-180℃；

所述压片为压成厚度3-4mm的片状物。

12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的加热温度为170℃。

13.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述炭化处理在惰性气体保护下进行；

所述炭化处理的时间为2-6小时；

所述炭化处理的温度为800-1500℃；

所述炭化处理后冷却至室温后再进行所述催化石墨化高温处理；

所述催化石墨化高温处理在石墨化加工炉中进行；

所述催化石墨化高温处理的时间为24-48小时；

和/或，所述催化石墨化高温处理的温度为2800-3200℃。