[发明专利]一种沥青填充微晶石墨制备锂离子电池负极材料的工艺

说明书

本发明提供了一种沥青填充微晶石墨制备锂离子电池负极材料的工艺，以微晶石墨为原料，加入中低温煤焦油进行混捏处理，得到改性微晶石墨；再将改性微晶石墨转入反应釜中，加入液态中温沥青进行混合，升温至350~500℃，抽真空后静置1~3h，然后充入惰性气体，加压静置2~5h，泄压后得到沥青填充型微晶石墨；然后将沥青填充型微晶石墨进行轧片、制粉、碳化、筛分、除磁，得到目标产品。本发明工艺制备的负极材料极片具有反弹性能低、循环寿命长的优点。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，尤其是通过沥青填充微晶石墨工艺制备的锂离子电池负极材料及其相关关键工艺技术。

背景技术

与传统燃油车造价相比，电动汽车目前尚处于价格高位，这对电动汽车的发展与普及极为不利，因此，降价就成为电动汽车产业链必然的趋势。作为上游负极企业，无疑将面临着巨大的降本压力。

选用天然鳞片石墨作为负极原料，可以显著降低负极样品的加工成本，然而，近年来天然石墨选矿企业产业链不断融合、延伸，导致石墨原料价格节节攀升，因此，尽管天然鳞片负极材料加工成本较低，但整体成本被原材料价格拉高。此外，以天然鳞片石墨制备的负极材料还具有膨胀大、循环性能差的缺点，这对其实际应用也会带来不利影响。

为了获得价格低廉、低膨胀、长循环的负极材料，微晶石墨就成为人们关注的热点。然而，微晶石墨由于孔隙较多，存在振实密度低的问题，因此，改善微晶石墨的振实密度是该材料获得实际应用的前提。专利【CN201910491624.0】 提供了一种通过旋转挤压途径将沥青填充至微晶石墨孔隙中的方法，该方法虽然可以有效提高微晶石墨的振实密度，但是，该技术仍存在两个缺点：① 微晶石墨机械稳定性差，在旋转挤压过程中容易发生颗粒破碎情况，从而影响成品收率；② 旋转挤压法属于半液相混合工艺，虽然沥青的流动性相对较好，但仍然无法有效填充较小孔隙，在包覆作用下必然产生闭孔。而且，即便是大孔和中孔，也难免会出现孔隙半填充甚至闭孔的情况。闭孔的存在会破坏负极在电化学循环过程中的颗粒机械稳定性，从而对其循环性能产生负面影响。

本发明开发了一种更加有效的改善微晶石墨振实密度的方法，通过液相诱导工艺以及压差调控技术将沥青填充至微晶石墨孔隙中，该方法避免了微晶石墨在加工过程中的破碎现象，获得的微晶石墨复合颗粒具有振实密度高、低膨胀、长循环的优点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种沥青填充微晶石墨制备锂离子电池负极材料的工艺。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种沥青填充微晶石墨制备锂离子电池负极材料的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

B1、预混捏：以微晶石墨为原料，加入中低温煤焦油进行混捏处理，得到改性微晶石墨；

B2、液相诱导：将改性微晶石墨转入反应釜中，加入液态中温沥青进行混合，升温至350~500℃，抽真空后静置1~3h，然后充入惰性气体，加压静置2~5h，泄压后得到沥青填充型微晶石墨；

B3、轧片：将沥青填充型微晶石墨进行轧片、制粉，得到填充型微晶石墨粉；

B4、碳化：将填充型微晶石墨粉进行碳化，碳化温度900~1200℃，最高保温时间30~50min；

B5、筛分、除磁：将碳化后的填充型微晶石墨粉进行筛分、除磁，得到沥青填充微晶石墨锂离子电池负极材料。

优选的，步骤B1中，所述微晶石墨是指粒度为3~13μm的微晶石墨。

优选的，步骤B1中，所述中低温煤焦油，为市购中低温煤焦油，所述中低温煤焦油的干馏温度为600±50℃。

优选的，步骤B1中，按照每千克微晶石墨加入0.5~1升中低温煤焦油的比例进行混捏处理。