[发明专利]一种长循环锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种长循环锂离子电池负极材料的制备方法，其是以废弃的石墨化辅料为原材料，即以石墨化生产过程中产生的废弃辅材如报废电阻料、坩埚碎料、电极碎料等为碳材料，先对其进行破碎、磨粉、整形、除磁等工艺处理，从而可初步达到作为锂离子电池负极材料使用的标准。因其在作为石墨化辅材使用过程中一同经历了石墨化过程，因此在将其转化为锂离子电池负极材料的过程中不需要再次进行石墨化，这就使得材料具有极高的性价比，最终得到的低成本的长循环功能的锂离子电池负极材料，兼具有良好的充放电及长循环性能。本发明采用上述的原料与工序达到锂离子电池制造和使用的要求，并且用本工艺制造的电池还具有优良的循环性能，同时由于不需要经过高成本的石墨化工序，使得本材料具有不俗的性价比。

技术领域：

本发明涉及的是一种以废弃的石墨化辅料为原材料进行制备的一种锂离子电池用的负极材料及制备方法领域，特别是一种长循环锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术:

锂离子电池主要由正极材料嵌锂的过渡金属氧化物，负极材料为高度石墨化的碳、隔膜聚烯烃微孔膜和电解质材料等组成。

随着市场的锂离子电池使用的不断普及以及锂离子电池使用量规模的不断扩大，锂离子电池的种类被进一步细分。不同领域内，对于锂离子电池的性能需求也不近相同，有的追求高能量密度，有的追求大倍率充放电、有的追求长循环寿命，而对于普通大众的中低端广泛群体，低成本高性价比，才是锂离子电池及其相关材料发展的主流方向。负极材料是锂离子二次电池重要的组成部分，对锂离子电池的制造成本起着不可忽视的作用。随着近年来新能源市场的火爆，使得天然石墨、石油焦、针状焦等传统负极材料原材料的价格水涨船高，负极行业各工序的加工制造成本也是逐年攀升。因此，许多离子锂电池生产企业已经把目光投向了对具有低成本高性价比产品的开发上。尤其是在高性价比材料开发的这一方面。以目前现有的产品而言，降本压力很大，因此开发兼具高性能和低成本的产品是其中的关键。

如中国专利公告号为申请公布号CN 102255077A，公开的《锂离子电池负极材料及制备方法》，包括以石墨微粉为核材料，表面包覆碳化合物形成第一包覆层，然后再用碳化合物进行二次包覆形成第二包覆层，并经石墨化处理形成壳核结构石墨材料。本发明的通过二次成粒法合成一种新型负极材料，使锂离子电池在低温条件下充放电时减少甚至不发生析锂现象，从而减少电池在低温下充放电过程中Li的不可逆损失。

而随着近年来锂离子电池负极材料石墨化产能的大幅提升，相应的石墨化工艺中的辅材如炉头电极、电阻料、石墨坩埚也是用量大增。炉头电极主要以石油焦、针状焦为原料，负责送电至石墨化炉；电阻料一般为石油焦生焦粗颗粒，在通电过程中自身产热使炉温升高达到石墨化加工所需温度要求，在送电过程中电阻料也逐渐石墨化使得电阻率大幅降低，致使无法满足电阻料的使用需求而报废；石墨坩埚用于承装负极材料在石墨化炉完成石墨化，在长期使用过程中，坩埚难免出现损耗导致报废。上述材料以往的常见处理方式是在报废后作增碳剂再次出售，价格较为低廉，产品附加值低。

对于这些如报废电阻料、破损石墨坩埚、电极碎料来说，本身就具有不低的石墨化度和碳量，已经达到了作为负极材料的基本要求，若能通过进一步加工将其转化成负极材料再进行处理，会使得这一部分废料获得更高的附加值，为企业获得更大的利润。但由于其材料本身的缺陷，在将其制作成锂离子电池石墨负极材料时相比于传统意义上的锂离子电池石墨负极材料，存在着低容量、低首次充电效率、循环稳定性差等问题，与常见的锂离子电池石墨负极材料性能上相去甚远。如何对其进行有效的回收利用，在行业竞争日趋激烈的今天是摆在锂离子电池企业的一个现实课题。对其合理的使用能变废为宝，降低石墨化过程中耗材的损失，实现资源利用的可持续的发展。