[发明专利]一种高比容高循环性能人造石墨材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种高比容高循环性能人造石墨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一次整形：粉碎主原料和辅原料，用整形机对主原料和辅原料分别进行第一次整形，处理成球形和/或类球形的微细粉体；所述主原料为石油焦生焦和/或石油焦煅后焦，所述辅原料为石油沥青和/或煤沥青；

混合：将第一次整形后的主原料微细粉体和辅原料微细粉体混合，得到混合粉体；

表面改性：采用高温固液混合改性方法对所述混合粉体进行表面改性处理，得到表面改性粉体；

第二次整形：对所述表面改性粉体进行第二次整形，处理成球形和/或类球形的改性整形料；

石墨化：对所述改性整形料进行石墨化处理，使石墨化度≥95％，得到石墨化粉料；

第三次整形：将石墨化粉料进行第三次整形，处理成球形和/或类球形的粉料，除铁，筛分，即得人造石墨材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次整形步骤中，所述主原料微细粉体的平均粒径D₅₀为5～20μm，所述辅原料微细粉体的平均粒径D₅₀为2～6μm；所述辅原料的软化点为80～300℃。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合步骤中，所述主原料与辅原料的重量比为70:30～95:5。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面改性步骤中，所述高温固液混合改性方法具体为：预热至100～300℃投入混合粉体，升温3～5h至500～800℃，保温3～5h，保温后冷却2～4h；升温过程中压力保持为0～0.5MPa，采用纯度≥99.99％的惰性气体N₂或Ar进行气氛保护，搅拌转速为6～35r/min；所述表面改性粉体的平均粒径D₅₀为13～30μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二次整形步骤中，所述改性整形料的平均粒径D₅₀为13～28μm，振实密度为0.7～0.9g/cm³。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨化步骤具体为：采用内串式石墨化炉或艾奇逊炉对改性整形料进行高温石墨化处理，石墨化处理温度为2800～3200℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三次整形步骤中，采用超声波振动筛进行筛分，得到平均粒径D₅₀为12～23μm、比表面积1.0～1.7m²/g、振实密度1.05～1.25g/cm³、铁含量≤50ppm、比容量≥345mAh/g、1C循环1000周效率≥83％的人造石墨材料。

8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述整形机的主机频率为15～48Hz，分级主机频率为10～20Hz，风机频率为30～50Hz。