[发明专利]复合石墨负极材料的制备工艺

说明书

本发明实施例提供了复合石墨负极材料的制备工艺，该工艺先将原材料粉碎后，再加入粘结剂混匀并进行阶梯式恒温热处理得到粗料，然后再将粗料整形后进行高温石墨化处理，得到复合石墨负极材料，该材料具有容量高和压实密度高的特点，制备工艺简单，生产成本低，制备得到的产品质量稳定，适宜大规模批量化生产，解决了现有技术中石墨改性方法存在工艺复杂和生产成本高的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，具体涉及复合石墨负极材料的制备工艺。

背景技术

锂离子电池负极材料的性能优劣严重影响着锂离子电池的性能。锂离子电池负极材料通常可分为碳材料和非碳材料两大类。碳材料包括石墨类、非石墨类和纳米结构碳基负极材料。碳材料具有环境友好、成本低、比容量高、循环性能好、寿命长和化学电势低等特点，其中石墨是目前商业化程度最高的负极材料。

现有的天然石墨产品，在锂离子嵌入和脱出过程中，由于体积膨胀的原因，容易产生剥离问题，从而导致电池容量衰减严重甚至产生安全隐患。而人造石墨材料由于层间距较大，石墨化度低，同时表面粗糙，缺陷增多，具有更大的比表面积，在负极的制浆过程中存在加工困难以及电池容量和压实密度偏低的问题。为了获得更高容量、更高压实密度的理想产品，通常通过在人造石墨的加工过程中对石墨进行改性，来提升产品的综合性能。

目前，石墨的改性方法主要有包覆改性、表面处理、复合处理和其它处理方法。包覆改性包括碳材料包覆、金属材料包覆和无机化合物包覆等，包覆改性主要是为了提高石墨的首次可逆容量，提高其倍率性能。表面处理是指改变天然石墨的表面化学性质，进而改善其电化学性能。复合处理是指将石墨颗粒与其他具有优异电化学性能但是尚难以实现商业化的材料混合，比如硅材料、石墨烯和碳纳米管等，使其获得更高的比容量和倍率性能。其它处理方法比如制备特殊形态的石墨，改善电解液使其与石墨更加适配，也被用来提高石墨基负极锂离子电池的电化学性能。

然而，现有的石墨改性方法均存在制备工艺复杂、生产成本高的问题。

发明内容

本发明实施例通过提供一种复合石墨负极材料的制备工艺，该工艺先将原材料粉碎后，再加入粘结剂混匀并进行阶梯式恒温热处理得到粗料，然后再将粗料整形后进行高温石墨化处理，得到复合石墨负极材料，该材料具有容量高和压实密度高的特点，制备工艺简单，生产成本低，制备得到的产品质量稳定，适宜大规模批量化生产，解决了现有技术中石墨改性方法存在工艺复杂和生产成本高的问题。

本发明实施例提供了一种复合石墨负极材料的制备工艺，步骤包括：

将原材料进行粉碎处理，得到粉碎后的原材料；

向粉碎后的原材料中加入粘结剂，混匀后进行阶梯式恒温热处理，得到粗料；

对所述粗料整形处理后进行高温石墨化处理，即得所述复合石墨负极材料。

优选地，所述原材料包括石油焦、针状焦和沥青焦。

优选地，所述原材料的含碳量大于90％。

优选地，所述粘结剂包括石油沥青和煤沥青。

优选地，所述粘结剂的软化点温度大于250℃。

其中，粘结剂的加入量为原材料质量的2～20％。

粉碎后的原材料中加入粘结剂后，分批次加入中低温反应釜中混匀后进行阶梯式恒温热处理。

分批次加入中低温反应釜中可以使混合更加均匀。

分批次加入的过程中，中低温反应釜中在进行持续搅拌，搅拌速度为15～35rpm。

阶梯式恒温处理的过程中，材料颗粒相互聚合的同时表面得到包覆改性。

优选地，粉碎后的原材料的粒径D50为5～18μm。