[发明专利]一种人造石墨负极材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种人造石墨负极材料及其制备方法和用途。所述方法包括：(1)将人造石墨原料与沥青1混合，得到混合物，所述人造石墨原料包括针状焦和石油焦；(2)将步骤(1)得到的混合物进行造粒、石墨化，得到复合物；(3)将步骤(2)得到的复合物与沥青2混合，进行碳化，得到所述的人造石墨负极材料。所述方法合理设计针状焦的直径和石油焦粒径，得到的人造石墨的性能与纯针状焦制备的人造石墨性能相当。

技术领域

本发明涉及石墨材料技术领域，具体涉及一种人造石墨负极材料及其制备方法和用途。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等突出的优点，在电动汽车领域的应用前景广阔。负极材料作为锂离子电池的关键材料之一，其循环性能、容量和成本与电池的应用息息相关。

目前，为了满足锂离子电池使用寿命的要求，人造石墨成为锂离子电池负极材料的首选。人造石墨虽然具有压实密度大、容量高和循环性能好等优点，但是人造石墨的原料种类较多，价格不一。高端人造石墨负极材料多采用针状焦为原料，但由于上游针状焦供应紧张，针状焦价格飙升，纯针状焦人造石墨价格过高，而采用价格低廉的普通石油焦石墨与针状焦石墨进行比例掺混可以降低成本，但同时又会影响成品性能，比如降低成品的克容量及加工性能。

因此，如何平衡生产成本和产品性能，成为目前研究的重点。其中，CN104362299A公开一种锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法。所述方法包括：将焦炭等原料粉碎、球化后，将球化原料、导电性聚合物、粘结剂按照一定比例加入到装有溶剂的搅拌釜中搅拌均匀，其中，导电性聚合物占总质量的比例为0.5～5％，粘结剂占总质量的比例为2～10％，脱溶剂后接着在800～1000℃非氧气氛下纯化2～10hr，然后在2500～3000℃高温石墨化不小于24hr，制备得到表面包覆导电材料的人造石墨负极材料。所述方法虽然提高了人造石墨的导电性，但是制备工序繁复且采用溶剂法包覆，生产环境污染大，生产成本也明显增加。

CN107863532A公开一种低成本人造石墨负极材料及其制备方法，所述负极材料包括：电煅煤、石油焦和沥青，其重量比为(0-70):(100-30):(5-30)。采用电煅无烟煤、石油焦、沥青为原材料，通过合理的成分设计，采用粉碎、造粒、石墨化等工艺制备低成本人造石墨负极材料。所述人造石墨负极材料的原材料来源广泛，成本更低，但该种低成本人造石墨的克容量，首效以及倍率性能，循环寿命等都会明显下降，不能满足高性能锂离子电池的需求。

CN110707289A公开一种高倍率人造石墨负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：按照需要选取石油焦、针状焦和沥青，再将选取的物料分别加入到粉碎机中，通过粉碎机工作对物料破碎成粒径D50在1-7μm，根据需要选取填充料、分散介质和比表面活性剂；该制备方法对现有工艺进行完善改进，对物料进行严格筛选，进行两次破碎碾磨减少颗粒尺寸，二次混合造粒，将石墨前驱体和粘结剂混合、包覆、造粒、石墨化、除磁，从而得到石墨材料。但是所述石墨材料在石墨化前进行包覆碳化处理，其快充性能较差。

基于现有技术的研究，如何提升人造石墨快充性能、克容量和加工性能的同时，不增加生产成本，成为目前急需解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种人造石墨负极材料及其制备方法和用途。所述制备方法，通过合理设计针状焦的直径、石油焦的粒径，通过沥青造粒，将石油焦分布在针状焦表面，然后进行石墨化和碳包覆，提升所述人造石墨克容量、快充性能和加工性能的同时，控制生产成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种人造石墨负极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将人造石墨原料与沥青1混合，得到混合物，所述人造石墨原料包括针状焦和石油焦；

(2)将步骤(1)得到的混合物进行造粒、石墨化，得到复合物；