[发明专利]一种用于锂离子电池负极的石油焦基高首效人造石墨及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了一种用于锂离子电池负极的高首效人造石墨，所述人造石墨由经过洗涤纯化后的净化石油焦制备得到；所述净化石油焦具有光滑规整的表面结构。本发明采用了洗涤纯化原料石油焦的方式，得到了具有特定的微观形貌的净化石油焦，进而经过石墨化，得到高首效的石油基人造石墨。本发明通过纯化和石墨化相结合的方法，制备的人造石墨具有高容量和高首效的特定，而且制备过程简单、原料廉价易得且绿色环保。本发明制备得到的高首效石油基人造石墨可以直接用于制备锂离子电池负极材料，有效的解决锂离子电池首效和容量偏低的问题，改善了锂离子电池性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极技术领域，涉及一种用于锂离子电池负极的高首效人造石墨及其制备方法、锂离子电池，尤其涉及一种用于锂离子电池负极的石油焦基高首效人造石墨及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、自放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，已成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源的主要选择对象。尤其是在实际应用中，锂离子电池已经成为各类便携式电子设备的理想能源，例如笔记本电脑，手机等。近几年电动汽车等新型电动设备高速发展，特别是新能源汽车的续航能力取决于电池的能量密度，随着消费者对汽车续航里程要求不断提高，高能量密度成为动力电池未来的发展方向，锂离子电池的能量密度主要取决于正负极材料的储锂容量与电压，解决这一问题有两个方向，一、开发高容量、高电位的正极材料；二、开发高容量、低电位的负极材料。所以锂离子电池能否成功应用，关键在于制备能够可逆地嵌入脱出锂离子的负极材料，负极材料同样决定着锂离子电池的性能，是影响锂离子电池性能的关键因素。就现阶段的锂离子电池而言，尽管被研究的锂离子电池负极材料多种多样，而真正应用于生产的负极材料还是以碳质材料为主。

石墨材料具有导电性好、结晶度高、价格低廉、安全性高等特点，是目前商业用锂离子电池生产中最主要的负极材料，但是受其自身结构的影响，锂离子在嵌入脱出过程中要绕道而行，使充电和放电速度受阻碍，所以在大电流充电和放电时受到限制，首次放电效率和容量偏低。人造石墨锂离子嵌入脱出相对容易，但是电容量只有300mAh/g，相对于天然石墨较差，因而需要进行相应的改进，如专利CN1331253C公开了一种锂离子电池负极材料的制造方法，将石墨与高分子材料进行包覆制备人造石墨，但是仍然存在工艺繁琐，成本高以及存在较大的污染且制备的石墨性能较差等问题。

因此，如何更好的提升人造石墨的性能并降低其生产成本，简化生产工艺，一直是业内诸多一线研发人员亟待解决的问题之一，对提高锂离子电池负极材料性能也具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于锂离子电池负极的高首效人造石墨及其制备方法、锂离子电池，特别是一种用于锂离子电池负极的石油焦基高首效人造石墨，本发明制备的人造石墨具有高容量和高首效，而且制备过程简单、原料廉价易得且绿色环保。

本发明提供了一种用于锂离子电池负极的高首效人造石墨，所述人造石墨由经过洗涤纯化后的净化石油焦制备得到；

所述净化石油焦具有光滑规整的表面结构。

优选的，所述净化石油焦的颗粒为具有扁平的类椭圆形饼状颗粒；

所述净化石油焦具有均匀的颗粒状；

所述净化石油焦的D50平均粒度为20～30μm；

所述净化石油焦的灰分小于等于0.001％；

所述净化石油焦的S含量小于等于0.001％。

优选的，所述石油焦包括蜂窝焦、海绵焦、弹丸焦和针状焦中的一种或多种；

所述洗涤纯化具体为依次进行碱洗、酸洗和水洗；

所述制备包括炭化和石墨化步骤；

所述高首效人造石墨的石墨纯度大于等于99.99％。