[发明专利]用于钠离子电池的石墨负极材料制备方法

说明书

本发明涉及电池负极材料技术领域，尤其涉及一种用于钠离子电池的石墨负极材料制备方法，其使用碳含量高、杂质少的优质煤为原料，经过制粉、整形分级，得到粒径为7～15微米的微粉，然后与粘接剂混合，所述粘接剂为高温沥青粉或粉状树脂，其重量占总重量5％～15％，将混合均匀的粉体投入碳化炉中碳化造粒，碳化温度为400～600℃，碳化时间为5～15h，然后将产物进行低温石墨化处理使得产物的石墨化度达到75％～90％，石墨化处理时，在1800～2000℃温度下保温20～40h，然后进行成品处理，本发明采用难石墨化的煤为原料，通过低温石墨化，减缓石墨化结晶，使石墨层间距提高到0.38纳米左右，从而降低了锂离子或钠离子的循环阻力，提高充放电次数。

技术领域

本发明涉及电池负极材料技术领域，特别是涉及一种用于钠离子电池的石墨负极材料制备方法。

背景技术

锂离子电池和钠离子电池都是一种二次电池（充电电池）。锂离子电池由于其高比能量、高工作电压、充放电速度快、循环寿命长、安全无污染等优点，广泛应用于便携式电子产品和电动工具等领域，而且随着技术的发展，其逐渐用于电动汽车、军事、航空航天等领域，对电池的充放电速度、电池容量、安全等提出了更高的要求。而钠离子电池作为一种新型化学电源，因钠资源储量丰富，在规模储能领域具有广阔的应用前景，被认为是下一代储能和动力电池的理想选择。

锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。

对于锂离子电池、钠离子电池来说，电极材料一直是研究和开发的重点，如用于储能的负极材料是锂离子电池的四大关键材料之一，约占整个电芯成本的15%。碳类材料是开发最早也是使用最普遍的负极材料，包括人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。石墨材料导电性能好，结晶度高，具有良好的层状结构和充放电电压平台，是近年来锂电池重点研究的材料之一。相对天然石墨而言，人造石墨的层间距较大，石墨化度较低。

目前锂离子电池石墨负极材料的层间距一般为0.34纳米，充电时，锂离子嵌入层间隙中，导致电池体积膨胀，具有一定的安全隐患，另外，对于钠离子电池，由于钠离子的粒子半径更大，要求有更高的层间距，因此，如何提高石墨负极材料的层间距具有极高的研究价值和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种用于钠离子电池的石墨负极材料制备方法，其采用难石墨化的煤为原料，通过低温石墨化，减缓石墨化结晶，使石墨层间距提高到0.38纳米左右，从而降低了锂离子或钠离子的循环阻力，提高充放电次数。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于钠离子电池的石墨负极材料制备方法，其使用碳含量高、杂质少的优质煤为原料，经过制粉、整形分级，得到粒径为7～15微米的微粉，然后与粘接剂混合，所述粘接剂为高温沥青粉或粉状树脂，其重量占总重量5%～15%，将混合均匀的粉体投入碳化炉中碳化造粒，碳化温度为400～600℃，碳化时间为5～15h，然后将产物进行低温石墨化处理使得产物的石墨化度达到75%～90%，石墨化处理时，在1800～2000℃温度下保温20～40h，然后进行成品处理。

优选的，所述优质煤采用太西煤。

优选的，碳化造粒时，碳化温度为500℃，碳化时间为8h。

优选的，所述树脂为粘接树脂或酚醛树脂，所述粘接剂的粒度为D50=2～2.5微米。

优选的，成品处理包括筛分、除磁，包装。