[发明专利]一种锂离子电池用多孔二次颗粒负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用多孔二次颗粒负极材料及其制备方法，将石油焦生焦、低温塑性沥青分别制成粉体，再将石油焦生焦粉体在CO2气氛中热处理成多孔石油焦；将多孔石油焦与低温塑性沥青粉体均匀混合，加入到高温釜中，在250~300℃进行复合造粒，得到二次颗粒；将二次颗粒加入到冷却釜中，使二次颗粒在冷却釜中边冷却、边氧化固化，当二次颗粒冷却到室温后，下料得到负极前驱体；最后将负极前驱体进行分级、石墨化、筛分、除磁、包装。本发明方法解决了造孔、造粒的技术冲突，可以避免造粒工艺中粘接剂对孔道的填充和堵塞。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，尤其涉及一种多孔二次颗粒锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池诞生以来，已经过30年的发展历程。期间，多种材料被用于锂离子电池负极材料，其相关的改性方法也积累了很多，其中使用最为普遍的三种技术为：造粒、包覆、造孔。

造粒技术是2005年以后逐渐在国内普及的一类粉体加工技术，它是指在粘接剂的作用下，将单颗粒复合成二次颗粒的一个过程，造粒技术在负极材料中的应用，有利于提升负极材料的综合电化学性能，包括能量密度、循环、倍率等。包覆技术主要用于改善负极材料的倍率性能和低温性能，而造孔技术则有利于提升负极材料的快充性能。

然而，上述三种改性技术，在共同实施时往往存在冲突。比如造孔与造粒，如果先造孔后造粒，则粘接剂会堵塞前期造的孔道，如果先造粒后造孔，则必然导致二次颗粒的结构不稳定。

本发明中，提出了一种新型的低温造粒技术，可以实现先造孔再造粒的路径，该低温造粒技术避免了粘接剂对孔道的填充、堵塞。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池用多孔二次颗粒负极材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种锂离子电池用多孔二次颗粒负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1. 制粉：将石油焦生焦制成石油焦生焦粉体；将低温塑性沥青制成低温塑性沥青粉体；

A2. 造孔：将石油焦生焦粉体在CO₂气氛中进行热处理，热处理温度为600~700℃，热处理时间为2~5h，得到多孔石油焦；

A3. 混料：将多孔石油焦与低温塑性沥青粉体按照10:（1~2）的质量比均匀混合，形成混合料；

A4. 低温造粒：将混合料加入到高温釜中，将高温釜的温度控制在250~300℃进行复合造粒，造粒气氛为氩气或氮气，得到二次颗粒；

A5. 低温固化：将二次颗粒加入到冷却釜中，使二次颗粒在冷却釜中边冷却、边氧化固化，当二次颗粒冷却到室温后，下料，得到负极前驱体；

A6. 后期处理：将负极前驱体进行分级、石墨化、筛分、除磁、包装，得到锂离子电池用多孔二次颗粒负极材料。

优选的，步骤A1中，将石油焦生焦制成5~7μm的石油焦生焦粉体；将低温塑性沥青制成5~7μm的低温塑性沥青粉体。

优选的，步骤A1中，所述石油焦生焦，是指常规石墨化后石墨化度为92~93%的石油焦生焦，所述石油焦生焦的挥发分为9~12%、灰分低于0.1%、水分低于5%。

优选的，步骤A1中，所述低温塑性沥青是指残炭率高于75%、软化点为150~200℃的低温塑性沥青。

优选的，所述的低温塑性沥青，是将高软化点沥青与萘进行在300℃通过融合机处理2h得到的一种改质沥青；其中，高软化点沥青与萘的质量比为4:（0.8~1.2），高软化点沥青的软化点为250℃。