[发明专利]一种锂离子电池人造石墨负极材料制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池人造石墨负极材料制备方法，以石油焦和煤焦油为原料，在300~600℃温度下进行聚合反应，以粒径5~20µm的炭粉，直接经过石墨化热处理形成人造石墨负极材料。本发明的优点在于：低温性好（适合北方冷的气候）、高倍率、循环寿命长，适用于数码及动力型锂电池。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料技术领域，特别是一种锂离子电池人造石墨负极材料制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池作为一种可充电电池，具有工作电压高、性能稳定、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、环保、无记忆等优点。锂离子电池的制备关键技术之一在于负极材料的选择和研究，而负极材料的质量好坏直接影响电池的电化学性能。

石墨类负极材料具有循环效率高、循环性能良好、资源丰富、价格低廉等优点，而成为理想的锂离子电池负极材料。但是，石墨类材料多具有层状结构或鳞片状结构，石墨层间以较弱的结合，在充放电时容易造成溶剂化锂离子的嵌入和溶剂分子的共插入，层与层之间会产生剥离而形成新的表面，有机电解液在新形成的表面上不断还原分解形成新的SEI膜，既消耗大量的锂离子，加大了首次不可逆容量损失，并由于溶剂化锂离子的嵌入和脱出引起石墨颗粒的体积膨胀和收缩，致使颗粒间的通电网络部分中断，从而出现因石墨类材料特有的层状结构或鳞片状结构而影响其稳定性、循环性能和安全性能。锂离子二次电池的负极材料目前主要是石墨微粉。其中，普通人造石墨粉形状不规则，比表面积大，导致材料加工性能差，电化学性能较弱。

因此探索锂离子电池新材料层出不穷。据中国专利授权公告号CN 106654269 B，“公开了一种用于动力锂离子电池的石墨负极材料及其制备方法和应用,方法包括：将碳材料与沥青粉按100:0.1～25的重量比混合均匀，造粒，得到造粒料；将造粒料进行破碎分级处理，得到整形料；将整形料与沥青按100:0～10混合均匀，在2000～3300℃进行石墨化处理，得到提纯的石墨化料；将提纯的石墨化料与聚合物粉末在含有CMC-Na的水中分散均匀，将形成的悬浮液进行喷雾干燥；其中，石墨化料与聚合物粉末的重量比为100:1～10，CMC-Na重量比为100:0.5～3；在1000～1300℃进行碳化处理，冷却后筛分得到石墨负极材料”。

所以探索一种新方法来制备能够满足高倍率快速电，同时兼具高容量的石墨负极材料是十分有必要的。

上述文献报道的各种改进方法都存在着不能有效地改善人造石墨类电池负极材。

料压实密度低的不足和放电容量低的问题。

发明内容

本发明针对现有的技术问题，提供了一种锂离子电池人造石墨负极材料制备方法，以达到工艺简单、效率高，低温性能好，有效降低负极材料生产成本，提高放电倍率，使材料循环寿命长。

本发明是采用这样的方法实现的：一种锂离子电池人造石墨负极材料制备方法，包括如下步骤：步骤1，选用石油焦和煤焦油为原料，步骤2，进行烘干，步骤3，用剪切式粉碎机粉碎石油焦至5—20µm粒度，步骤4，按石油焦占5、8、11、15、18%份数比例，石油焦和煤焦油在300—600℃温度下进行聚合反应，在反应过程中实现包覆、造粒、石油焦颗粒与煤焦油聚合，于600℃时终止反应，总反应时间为6小时，形成反应的产品处于流动状态，步骤5，经二级釜冷却后放入包装物内；步骤6，经解散机流水式解散，步骤7，后转至2900—3000℃温度下进行石墨化处理，处理反应时间为48小时，步骤8，经混合机均匀混合，步骤9，经干式电磁除磁机磁选出金属异物，步骤10，经超声波筛分机，375目筛网，筛选出不合格异物，步骤11，包装，步骤12，最后形成人造石墨负极材料。

进一步，作为优选方案，所述的粉碎机为剪切式粉碎机。

进一步，作为优选方案，所述的热处理聚合反应设备为双螺带式加热反应釜。

进一步，作为优选方案，所述的石墨化设备为艾奇逊石墨化炉。