[发明专利]一种人造石墨材料的制备方法、负极材料及电池

说明书

为克服现有快充锂电池存在极片膨胀率高，首次效率、放电容量、安全性能低的问题，本发明提供了一种人造石墨材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将焦类原料进行粉碎，得到粒径D50＜5μm的一次颗粒；S2：将所述一次颗粒与沥青混合、融合造粒、研磨得到粒径D50为7～9μm的二次颗粒；S3：将所述二次颗粒与沥青混合、融合造粒、研磨得到粒径D50为15～20μm的多次颗粒；S4：将所述多次颗粒进行石墨化，得到所述人造石墨材料。本发明还提供了包括上述人造石墨材料的负极材料以及电池。本发明提供的人造石墨材料的制备方法，通过将小粒径一次颗粒与沥青进行多次造粒，降低材料的OI值，有效降低负极片的膨胀率，同时具有良好的动力学性能和较高的首次效率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种人造石墨材料的制备方法负极材料及电池。

背景技术

锂离子电池诞生至今，由于具有高比能量、寿命长、充电时间短等优点被广泛运用各个领域，尤其在3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域运用发展迅速。在快节奏生活中，消费者对其消费产品的锂离子电池有更高的续航要求，锂离子电池在提高续航上面主要有两种思路：一种是高能量密度方向，使得电池具有更高的电压平台或者更高的正负极克容量，然而随着电池具有更高的电压平台，通常指大于4.45V，电池循环、安全问题很难解决，因此高电压带来的高能量密度电池发展到了瓶颈期，此外高正负极克容量电池的负极材料容易带来由负极锂枝晶导致的安全问题，难以解决。石墨作为目前最为成熟的负极材料，其比容量已经基本被充分发挥，新兴的硅负极材料的理论比容量高达4200mAh/g，要想在现有的化学体系和材料上提升能量密度，硅和碳材料结合是一种较好的方式。但由于硅材料在充放电过程中体积易膨胀，使其在实际应用过程中的倍率性能和循环性能较差限制了其应用范围。

另一种是快充方向，通过快充负极搭配倍率性电解液缩短充电时间从而来弥补续航的问题，快充型锂离子电池由于充电时间短，循环寿命长等优点，被广泛应用于穿戴智能、手机、笔记本电脑、等便携式电子设备中，甚至在目前火热的电动汽车市场也大量运用，因此快充型锂电池具有广阔的消费市场。

在目前现有技术中，为提高锂电池的快充性能，有通过在负极材料表面使用碳包覆层进行修饰，能在一定程度上提高电池的快充性能，但是会降低负极材料的首次效率。此外也有通过降低极片面密度来提高快充性能，但是会导致电池能量密度的降低，使得电池的续航能力断崖式时下降，另一方面，如果负极材料动力学性能不足，在大倍率充电条件下，容易在负极材料表面形成锂枝晶，从而有刺穿隔膜形成安全的风险。

发明内容

针对现有快充锂电池存在极片膨胀率高，首次效率、放电容量、安全性能低的问题，本发明提供了一种人造石墨材料的制备方法、负极材料及电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种人造石墨材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将焦类原料进行粉碎，得到粒径D50＜5μm的一次颗粒；

S2：将所述一次颗粒与沥青混合、融合造粒、研磨得到粒径D50为7～9μm的二次颗粒；

S3：将所述二次颗粒与沥青混合、融合造粒、研磨得到粒径D50为15～20μm的多次颗粒；

S4：将所述多次颗粒进行石墨化，得到所述人造石墨材料。

可选的，所述焦类原料选自石油焦、沥青焦中的至少一种。

可选的，步骤S2中所述一次颗粒与所述沥青的质量比为100:(4～10)；

步骤S3中所述二次颗粒与所述沥青的质量比为100:(4～10)。

可选的，步骤S2中，所述融合造粒的转速为400～1000r/min，时间为5～10min；