[发明专利]一种石墨负极材料包覆的方法

说明书

本发明涉及一种石墨负极材料包覆的方法，通过热聚合反应，使包覆材料和石墨材料形成统一的包覆体，1)计算包覆材料重量：包覆材料重量＝S×m×h×ρ；2)将包覆材料粉碎，将石墨材料和包覆材料混合均匀加入反应釜中，进行热聚合反应；3)将热聚合后的产物投入甲苯中，搅拌，温度在80‑120℃；取出固体物质，烘干，放入石墨化炉中，进行共炭化。优点是：本发明通过热聚合反应，使包覆材料和石墨材料形成统一的包覆体，防止包覆材料脱落、破碎，比容量提高12％以上。

技术领域

本发明属于属于炼焦领域，尤其涉及一种利用热聚合反应进行石墨负极材料包覆的方法。

背景技术

随着气候变暖、全球能源危机和环境污染的日益加剧,大力支持新能源汽车的发展已上升为我国的国家战略。据统计，到2018年年底，新能源汽车销售将达到118万辆；到2020年，可完成200万辆的新能源汽车销售目标。随着新能源汽车的发展，动力锂电池的需求量不断增加，2015年中国锂电池总产量47.13GWh，其中，动力电池产量16.9GWh，占比36.07％；预计到2020年动力锂电池的需求量将达到125GWh。锂电行业的快速发展对于电池负极材料的需求快速增长，根据2017年中国电池负极材料的统计分析结果表明：中国电池负极材料的产量已高达11万t，同比增长23％，且市场前景非常乐观。由于大多数锂电池厂商都采用炭材料作为负极，新能源汽车及锂电池的发展必将带动炭负极材料需求的快速增长，成为目前既石墨电极之后另外一个重要的高端炭材料市场。

目前国家针对汽车行业的政策逐渐向新能源汽车靠拢，新能源汽车中又以电动汽车最受市场追捧。现行市场内的电动汽车受动力电池容量的限制，行驶里程较低，严重影响了电动汽车的市场销售。负极材料作为影响动力电池容量的关键因素，一直是电池厂家的研发重点。近年来随着材料技术的成熟，石墨负极材料基本完全占据了市场。

石墨材料主要包括天然石墨和人造石墨两大类，其中天然石墨受限于自身微观结构，高倍率性能不佳；人造石墨受制于加工成本，产品性能提升有限。近年来，各个负极厂家将研发重点转向石墨材料改性，以价格低廉的低端石墨材料为基础，通过表面性能改性，提高负极材料的性能。

现有的改性方法主要采用对石墨材料粉末进行包覆的工艺，一般采用溶剂法进行包覆。溶剂法包覆是通过化学溶剂，将包覆材料溶解后配成溶液，与石墨粉末材料进行搅拌混合。混合过程中溶液附着在石墨粉末材料表面，形成改性涂层，然后高温石墨化，使包覆材料与石墨粉末材料结合为一体，完成石墨材料的表面改性。该方法优点为工艺简单、设备投资低；缺点为包覆材料通过物理吸附方式与石墨材料结合，结合度较低，包覆层易破碎，影响材料性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种新的石墨负极材料包覆的方法，使包覆材料与石墨材料更紧密的结合，防止包覆材料脱落、破碎，提高比容量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种石墨负极材料包覆的方法，通过热聚合反应，使包覆材料和石墨材料形成统一的包覆体，包括以下步骤：

1)测量石墨材料粉末的比表面积S，对石墨材料称重，记录重量m；包覆层厚度平均值h，包覆材料密度为ρ；计算包覆材料重量：

包覆材料重量＝S×m×h×ρ；

2)将包覆材料粉碎为粒径15-70μm的粉末，将石墨材料和包覆材料混合均匀加入反应釜中，在0.5-1.5h内由室温升温至180-220℃，保温0.5-1h；然后升温速率控制在5-10℃/min，搅拌速率控制在30-60r/min，升温至380-420℃，热聚合反应结束，所得产物自然冷却至室温。

3)将冷却至室温后的产物投入重量为产物1.5-3倍的有机溶剂中，搅拌1-3h，温度控制在80-120℃，使未与石墨材料结合的包覆物溶解到有机溶剂中；取出固体物质，在60-80℃条件下烘干10-15h，使有机溶剂完全蒸发；