[发明专利]一种基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是涉及一种基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：将沥青初破至毫米级，标记为粉体A；将坩埚碎粗碎至毫米级，记为前驱体B；向前驱体B和粉体A混合均匀，得到前驱体C；将前驱体C通过精磨，球化分级处理得到前驱体D；将前驱体D在惰性气体保护下，经过500‑800℃热处理，将至室温后得到前驱体E；将前驱体E在惰性气体保护下，经过1000‑1350℃碳化处理，降低至室温，过筛除磁得到低成本石墨负极材料；本发明的基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料，提升首次效率，降低材料在循环过程中锂离子的消耗速率，减少材料表面副反应，提升循环寿命；本发明还提供一种制备方法，提升材料振实密度及改善表面缺陷。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别是涉及一种基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池负极材料，作为锂离子电池的重要组成部分，对电池能量密度及使用寿命起着主要的作用，随着锂离子电池行业不断发展，对锂电池体系内的石墨负极材料要求也越来越高。近年来，由于生产成本的控制，对于人造石墨生产过程中的副产品亟待开发。

人造石墨石墨化的过程中，伴随大量石墨化后的破损坩埚产出，具有较高容量、比表面积大、膨胀高、振实密度低、循环低等特点。因此，通过对坩埚碎料性能优化，降低比表、提升振实密度、改善膨胀、循环，能够使人造石墨生产过程中副产品变废为宝，提高负极材料利用率，对人造石墨在锂离子电池的生产成本及应用领域有重大意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料，提升首次效率，降低材料在循环过程中锂离子的消耗速率，减少材料表面副反应，提升循环寿命。

本发明还提供一种基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料的制备方法，提升材料振实密度及改善表面缺陷。

本发明采用如下技术方案：

一种基于坩埚碎料的低成本石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将沥青初破至毫米级，标记为粉体A；

(2)将坩埚碎粗碎至毫米级，记为前驱体B；

(3)向前驱体B和粉体A混合均匀，得到前驱体C；

(4)将前驱体C通过精磨，球化分级处理得到前驱体D；

(5)将前驱体D在惰性气体保护下，经过500-800℃热处理，将至室温后得到前驱体E；

(6)将前驱体E在惰性气体保护下，经过1000-1350℃碳化处理，降低至室温，过筛除磁得到低成本石墨负极材料。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(1)中，所述沥青为天然沥青、石油沥青、煤系沥青一种或几种混合，所述沥青的软化点为40-500℃，不同种类沥青的质量比为0-100％。

对上述技术方案的进一步改进为，所述坩埚碎的真密度为2.00-2.4g/cm³；所述坩埚碎的灰分为0-0.1％。

对上述技术方案的进一步改进为，所述沥青与前驱体B的质量比为1：100-1：5；在所述步骤(3)中，所述混合的转速不低于100rpm，混合时间为0.5-1小时。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(4)中，所述精磨的设备为机械磨、辊压磨、整形机、球磨机的一种或几种。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤(5)中，所述热处理的预炭化温度为500-800℃，所述热处理的时间为1-2小时，热处理的升温速率为1-20℃/min。