[发明专利]一种负极材料及其制备方法与用途

说明书

本发明提供了一种负极材料及其制备方法与用途。所述制备方法包括：将经过碳包覆的石油焦颗粒与石油焦二次颗粒进行混合，得到所述负极材料；碳包覆的石油焦颗粒的制备方法包括：将石油焦原料进行烧结，得到初级颗粒，然后进行石墨化处理，再进行碳包覆；所述石油焦二次颗粒的制备方法包括：将石油焦原料分级，得到一次颗粒，然后将一次颗粒进行加热混合，得到二次颗粒，再进行石墨化处理。本发明通过对石油焦先进行一次烧结，在提升容量及压实密度的程度上，仍保留了石油焦良好的动力学性能，同时对其进行碳包覆，使其结构更加稳定，又与二次颗粒进行混合，使其在保证动力学性能的同时，保证容量及压实密度不受影响，节约了成本。

技术领域

本发明属于锂离子电池的技术领域，涉及一种负极材料及其制备方法与用途。

背景技术

锂离子电池作为新一代化学储蓄电池，具有较高的工作电压、较大的体积和能量密度、稳定的充放电电压平台、较长的使用时间、且耐低温、对环境友好，已广泛应用于笔记本电脑、通讯工具和电动汽车等领域。锂离子电池主要由正、负极材料、隔膜电解液组成，其中负极材料是影响电池性能优劣的关键因素。在使用的过程中起着储存和释放电池能量的作用。

随着电动汽车的日益普及，对电池的要求也越来越严格，既要有高容量又要具有良好的动力学性能。电极材料作为锂离子电池的重要组成部分，对电池性能的提升起到关键性作用。其中石墨材料具有良好的充放电电压平台，与正极材料匹配性较好，组成的电池平均输出电压高。此外，石墨材料还具有较好的稳定性和较低的成本有点，是一种性能优异的电极材料，已在锂离子电池上大规模应用。

但由于石墨类负极材料自身的结构缺陷，导致其与电解液的匹配性较差，在充放电的过程中易与电解液中的丙烯酸酯有机溶剂发生共嵌入反应，导致结构破坏，从而影响电池的循环稳定性和充放电效率。同时由于石墨的各向异性结构特征，影响了锂离子在石墨结构中的扩散方向，限制了石墨负极材料比容量的发挥。这些问题阻碍了碳负极材料在电动汽车、电子移动设备等领域的应用。

为保证锂离子电池具有较高的能量密度，人造石墨负极材料通常采用针状焦作原料，但针状焦由于其结构特性，其具有较强的各向异性。采用针状焦作原料可提升负极材料的容量及压实密度，但在倍率、低温等动力学性能方面表现不足。

CN108328613A公开了一种利用针状焦生产石墨负极材料的方法及负极材料，包括将针状焦粉碎、球化、筛分、配料、包覆、石墨化、筛分得到产品，其中，在配料步骤中针状焦的粒径范围及重量份数如下：10～15μm为10～15份；15～25μm为50～55份；25～30μm为20～35份，采用针状焦作原料可提升负极材料的容量及压实密度，但在倍率、低温等动力学性能方面表现不足。

因此如何通过改进负极材料来提升锂离子电池的动力学性能，且保证容量及压实密度不受影响，是急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种负极材料及其制备方法与用途。本发明通过对石油焦先进行一次烧结，提升了其结构强度，同时仍保留了石油焦良好的动力学性能，同时对其进行碳包覆，使其结构更加稳定，又与二次颗粒进行混合，使其在保证动力学性能的同时，又保证了容量及压实密度不受影响，节约了成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种负极材料的制备方法，所述制备方法包括：

将经过碳包覆的石油焦颗粒与石油焦二次颗粒进行混合，得到所述负极材料；

其中，所述碳包覆的石油焦颗粒的制备方法包括：

将石油焦原料进行烧结，得到初级颗粒，然后进行石墨化处理，得到石墨材料，再进行碳包覆，得到碳包覆的石油焦颗粒；

所述石油焦二次颗粒的制备方法包括：