[发明专利]一种人造石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高能量密度倍率型人造石墨负极材料的制备方法，包括如以下步骤：将原料焦直接粗破磨粉或粗破经高温修饰后磨粉，整形处理得到一次颗粒A；将一次颗粒A与有机碳源混捏后进行动态热包覆，筛分，得到一次颗粒B；将一次颗粒A与粘结剂混合均匀后置于造粒反应釜中造粒，筛分，得到二次颗粒C；将一次颗粒B与二次颗粒C分别进行石墨化处理，筛分，得到石墨化一次颗粒B和石墨化二次颗粒C；将石墨化一次颗粒B与石墨化二次颗粒C按比例混合均匀，筛分，即得到成品。该制备方法工艺简单、质量易于控制；将采用上述方法制备得到的人造石墨负极材料应用于锂离子电池中，该锂离子电池容量高、循环好、快充性能优异。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料的技术领域，特别涉及人造石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为当前移动数码终端(手机、平板、笔记本)以及新型可穿戴设备使用最为广泛的驱动力来源，已经成熟应用了近二十多年的历史。人们在追求移动设备超长待机的同时对其充电时间要求也越来越苛刻。随着电动汽车的快速发展，人们渴望电动车在具备长续航能力的同时也具有快速充电的性能。因此，高容量高倍率锂离子电池的需求逐年增加。

长期以来，提高人造石墨的容量、压实、降低膨胀，提高其综合条件循环性能一直是研究开发的重点。目前市场应用的石墨类负极材料多为各向异性石墨，其较高的取向性限制了锂离子电池的快速充放电性能和循环寿命。单纯的人造石墨表面具有较多的活性端面，在充放电过程中会加速电解液的副反应，造成不可逆容量增大，循环稳定性减弱。目前，提高石墨负极材料的倍率性能的方法主要有表面改性、减小颗粒尺寸和颗粒复合。二次颗粒包覆碳化可以获得高容量高倍率材料，但存在包覆均一性差、再次粘结现象显著、收率低等问题，严重影响材料的加工性能。

为解决上述问题，专利201710683450.9公开了一种快充石墨负极材料及其制备方法，通过将石墨前驱体与包覆材料混合、低温处理和高温石墨化处理，但缺少二次颗粒化工序和表面改性工序，离子扩散路径和界面改善效果有限，能量密度不高，快充性能提升不明显。专利201711333907.X公开了一种高容量高倍率的复合石墨负极材料的制备方法，通过将石墨前驱体与中间相炭微球混合后共同造粒和石墨化，虽然提升了材料的动力学水平，但是能量密度偏低，且制备成本高。专利201810939161.5公开了一种高倍率快充石墨负极材料的制法，首先将石墨前驱体粉碎后石墨化，然后再与粘结剂融合碳化，虽然工艺较为简单，但是石墨单体颗粒包覆不均匀，碳化结构活性位残存多，高温稳定性不足。

根据上述产业界所面临的问题，如何更合理地对石墨结构进行优化设计和结构组合成为高端人造石墨负极生产首要考虑的方向。鉴于此，确有必要开发一种快充石墨负极材料及其制备方法。

为此，我们提出了一种高容量、高压实密度、长寿命的倍率型的人造石墨负极材料及其制备方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种人造石墨负极材料及其制备方法，具有所得材料容量高、循环好、快充性能优异的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种高能量密度倍率型人造石墨负极材料的制备方法，包括如以下步骤：

S 1、将原料焦直接粗破磨粉或粗破经高温修饰后磨粉，整形处理得到一次颗粒A；

S2、将一次颗粒A与有机碳源混捏后进行动态热包覆，筛分，得到一次颗粒B；

S3、将一次颗粒A与粘结剂混合均匀后置于造粒反应釜中造粒，筛分，得到二次颗粒C；

S4、将一次颗粒B与二次颗粒C分别进行石墨化处理，筛分，得到石墨化一次颗粒B和石墨化二次颗粒C；

S5、将石墨化一次颗粒B与石墨化二次颗粒C按比例混合均匀，筛分，即得到成品。