[发明专利]一种煤基人造石墨负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种煤基人造石墨负极材料的制备方法，以焦煤粉经过干燥、粉碎、除杂、分级、级配使焦煤粉粒度大小满足生产要求，级配优化其粒度分布范围，获得原料A；针状石油焦、煅后焦或延迟焦中的至少一种为原料B，A、B原料一定比例混合后，加入石油沥青微粉C混合,获得的物料在1200～1500℃下进行炭化；炭化后的物料加入硼或硼的化合物后选择在2800～3200℃下进行石墨化，粉碎整形后再加入原料D，进行机械球磨处理；以廉价的焦煤为原料，采用碳素行业成熟的工艺过程，制备电池加工性能良好的人造石墨负极材料，同时具有低成本、高倍率、高容率、长寿命的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种煤基人造石墨负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池广泛应用于笔记本电脑、手机、新能源汽车、电动车、充电电源、电动工具及数码通信设备等各领域当中，而锂离子电池负极材料中，石墨类碳负极材料以其来源广泛，价格便宜，一直是负极材料的主要类型，其中人造石墨是负极材料的主流之一。

锂离子电池在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、家庭储能、通讯站、工业节能、绿色建筑等能源领用都有很好的应用前景，因此锂离子电池朝着高性能、低成本发展的势在必行的。传统的人造石墨主要是以针状焦、焦炭、沥青等原料经过高温石墨化得到，原材料成本相对高昂；并且锂离子电池应用于电动工具、航天模型、无人机等领域时，要求其需具备高倍率性能，和具备大电流充放电的能力。

煤作为含碳量仅次于石墨的矿产，有着与石墨类似的芳环结构，煤中碳原子有着结构致密的层面，良好的的趋向性，具备高温下向石墨结构转化的潜能，是制造石墨化产品的优质原料，我国煤炭资源储量丰富，价格低廉，用煤炭经过一定的处理做离子电池负极材料，用其来替代目前价高成本的炭负极材料，必然能够使锂离子电池的成本降低。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种能够降低原材料成本，具备高倍率性能和大电流充放电能力的煤基人造石墨负极材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种煤基人造石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，焦煤粉处理；

第二步，炭化处理；

第三步，石墨化处理；

第四步，球磨处理。

所述第一步中，焦煤粉处理具体过程如下：

选取焦煤粉为原料破碎至粒度小于30μm；将破碎后的焦煤粉物料与酸溶液以1:5的质量比均匀混合，室温下搅拌或静置，然后将其过滤洗涤，除去煤粉中的灰分；按照不同粒度范围进行分级处理，将不同粒度焦煤粉按粒度配比进行级配，均匀混合，获得原料A；

所述第二步，炭化处理具体过程如下：

针状石油焦、煅后焦或延迟焦中的至少一种作为原料B，A、B原料按一定比例混合得到AB混合物，在AB混合物中加入石油沥青微粉C，混合得到ABC 混合物料,再将获得的ABC混合物料在1000～1200℃条件下进行炭化；

所述第三步中，石墨化处理具体过程如下：

在炭化后的ABC混合物料中加入硼或硼的化合物，混合，再在惰性气体保护的气氛条件下选择2000～3000℃温度下石墨化处理2～10小时；

所述第四步中，球磨处理具体过程如下：

在石墨化后的ABC混合物料粉碎整形后，再加入原料D，制得ABCD混合物料，最后进行机械球磨处理，所述原料D采用天然石墨、硅化锂、硅碳材料、石墨烯、膨胀石墨中的一种或者多种组合。