[发明专利]一种人造石墨负极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用

说明书

本发明涉及一种人造石墨负极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。所述方法包括如下步骤：(1)将石油焦颗粒、树脂和分散剂混合，搅拌升温，得到石油焦二次颗粒；(2)将所述石油焦二次颗粒与煅后针状焦颗粒混合，得到人造石墨前驱体；(3)将所述人造石墨前驱体进行石墨化过程，得到人造石墨负极材料。本发明采用包覆方法重复性强，可用于连续性生产，过程稳定易于控制；本发明得到的石墨负极材料具有循环性能优异，可连续性生产、过程稳定易于控制、生产效率高，出炉石墨晶体结构稳定，比表面积小等优点。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种人造石墨负极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。

背景技术

在电池储能系统中，锂离子电池以其高能量密度、长循环寿命、环境友好等特点脱颖而出。负极材料是电池在充放电过程中锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。在电池成本中，负极材料约占了5％-15％，是锂离子电池的重要原材料之一，目前商业化应用最广泛成熟的负极材料是石墨负极材料，而储能锂离子电池对负极材料的要求为长期稳定的循环性能，以保证在长期的循环使用中储能系统持续稳定的正常运行。但受结构限制，石墨负极材料在实际使用过程中存在诸多不足，首先石墨与电解液相容性较差，存在较大的不可逆容量，其次锂离子和有机溶剂在石墨负极层片中发生共嵌入反应，反复嵌入和副边反应加速了石墨片层溶胀、坍塌、颗粒粉化等现象，降低了石墨负极的循环性能。为了克服以上问题，国内部分石墨负极厂商采用高温沥青改性包覆可以解决一定的循环问题，但其流变性差，实际应用较为困难。

CN107039654A采用液相包覆改性、高温石墨化后炭包覆处理，这种方法能够一定程度上改善常规包覆方法造成的包覆不均匀现象，但无法从本质上改变石墨的晶体结构，后期循环可能导致石墨颗粒内部结构塌陷等情况。

CN106495144A通过各种原料焦与多种包覆剂分别在一定压力情况下进行包覆处理的探索方法，该方案里的某些方法确实为行业目前应用较为广泛的方法，但部分一致性较差。

CN109935778A通过硬脂酸结合高温沥青包覆，后期掺混Fe₃O₄，虽然一定程度上解决了包覆均匀性问题，但其原料采用纯石油焦，石油焦由于内部挥发分及杂质含量较高，后期氮硫氢等杂质含量较高，会极大影响循环性能。

CN106848316A通过高温沥青和酚醛树脂改性包覆天然石墨，由于天然石墨为片状结构，在石墨充放电过程中结构易溶胀塌陷，石墨结构遭到破坏，导致容量衰减较快循环性能较差。

因此，本领域需要开发一种新型石墨负极材料，其具有优异的循环性能、生产过程易于控制、生产效率高等优点。

发明内容

针对锂离子电池行业对现有石墨负极材料循环性能差的问题，本发明的目的在于提供一种人造石墨负极材料、其制备方法和在锂离子电池中的应用。所述石墨负极材料具有循环性能优异，可连续性生产、过程稳定易于控制、生产效率高，出炉石墨晶体结构稳定，比表面积小等优点。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种人造石墨负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将石油焦颗粒、树脂和分散剂混合，搅拌升温，得到石油焦二次颗粒；

(2)将所述石油焦二次颗粒与煅后针状焦颗粒混合，得到人造石墨前驱体；

(3)将所述人造石墨前驱体进行石墨化过程，得到人造石墨负极材料。