[发明专利]一种松果结构石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及新能源锂离子电池负极材料领域，特别是涉及一种松果结构石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：称取一定量的生焦，将生焦进行研磨加工，得到一次颗粒A；将一次颗粒A和第一添加剂投入滚动或旋转设备中进行搅拌；再加入第二添加剂进行机械均相聚合，得到前驱体B；将前驱体B在惰性气体保护下，热处理1h‑6h，将温度控制在400℃～2000℃；再于2500℃～3200℃的高温下石墨化12h～48h，出料筛分即得松果结构石墨负极材料。本发明提供一种松果结构石墨负极材料；本发明还提供一种松果结构石墨负极材料的制备方法，缓解了人造石墨的体积膨胀效应，提高了导电性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及新能源锂离子电池负极材料领域，特别是涉及一种松果结构石墨负极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、体积小、充放电快、循环寿命长等优异性能，已广泛应用于数字化、便携式设备、电动汽车和储能电站中。在数码电子领域，由于设备体积小和电池空间有限，对锂离子电池的能量密度和膨胀提出了严格的要求。

目前，锂离子电池主要采用人造石墨作为负极材料。市场上常见的人造石墨负极材料主要有一次颗粒和二次颗粒。与一次颗粒相比，二次颗粒具有较低的取向度OI值，因此放大性能更好，膨胀小。然而，随着移动智能设备越来越薄，传统二次颗粒石墨负极的膨胀特性和比容量已不能满足高端产品的需求。因此，有必要改变目前常规的二次颗粒。

粒状结构石墨造粒工艺。对于取向度较高的人造石墨负极，当锂离子嵌入或脱出时，会在不同方向产生不同的变形应力。电气设备变形甚至损坏。为了获得较低的膨胀，一般通过增加二次颗粒的复合程度或增加二次颗粒的球形度来实现。对于前者，在工业上得到了广泛的应用，但改善效果不明显，生产过程可控性差，经济性差，对材料的产能和加工性能产生不利影响。对于后者，虽然二次球形颗粒一直是业界的研究重点和方向，但能够实现高容量的球形人造石墨的大规模制备技术尚未攻克。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低膨胀、高容量的松果结构石墨负极材料。

本发明还提供一种松果结构石墨负极材料的制备方法，缓解了人造石墨的体积膨胀效应，提高了导电性和倍率性能。

本发明采用如下技术方案：

一种松果结构石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、称取一定量的生焦，将生焦进行研磨加工，得到体积平均粒径D50为0.1μm～30μm的一次颗粒A；

S2、将一次颗粒A和第一添加剂以100:0.2～300的质量比，投入滚动或旋转设备中进行搅拌；

S3、加入第二添加剂进行机械均相聚合，第二添加剂与一次颗粒A的质量比为0.1～300:100，得到前驱体B；

S4、将前驱体B在惰性气体保护下，热处理1h～6h，温度控制在400℃～2000℃；

S5、再于2500℃～3200℃的高温下石墨化12h～48h，出料筛分即得松果结构石墨负极材料。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤S1中，所述研磨加工为将生焦粗破、磨粉或者将生焦粗破、经500℃～2000℃高温修饰后再磨粉，反应时间为0h～30h。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤S2中，所述第一添加剂为第一组分的水溶液、第二组分的水溶液中任一种或两者的混合物，所述第一添加剂中，第一组分的质量分数≥0.5％，第二组分的质量分数≥0.1％。

对上述技术方案的进一步改进为，所述第一组分为乳化沥青或各种结焦值＞0.5％的水溶性有机物，所述第二组分为阳离子型表面活性剂。