[发明专利]一种石墨负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种石墨负极材料及其制备方法和应用，所述石墨负极材料包括一次颗粒和由一次颗粒与粘结剂复合组成的成品颗粒，所述一次颗粒和成品颗粒的粒径满足关系式k1＝K90_成品颗粒/K90_一次颗粒＝0.3～1.0，其中，K90＝(D90‑D10)/D50，本发明所述石墨负极材料的球形度高且粒度分布较窄，所述负极材料的振实密度较高，不仅性能好，而且成本有优势，更容易被市场接受。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种石墨负极材料及其制备方法和应用。

背景技术

动力电池的成本持续降低是新能源汽车市场发展动力源泉，但动力电池的成本仍然接近整车的40％，伴随着国家对新能源汽车补贴金额的降低以及补贴标准的提高，对电池的性能要求也越来越高，尤其是快充和续航，不仅需要在性能上做大幅提升，而且成本也要大幅压缩。动力电池性能的提升离不开材料的革新，尤其是锂电主材正极、隔膜、负极和电解液等，因此各材料企业也在不断改善提升产品性能。

对于石墨负极材料，目前主流的材料结构设计有单颗粒、二次颗粒以及这两种颗粒复合结构。二次颗粒具有各向同性特点，在嵌锂快充和膨胀方面有优势，但振实比较低，在电池制作的匀浆过程比较困难，较低的固含量也会导致生产成本增加，而且石墨的二次颗粒制备成本也比较高也会进一步阻碍电池成本的降低。单颗粒各项同性较差，但循环和高温性能好，而且振实比较高，生产过程也比二次颗粒简单，因此在成本上具有一定的优势，但是膨胀和快充性能较差。

CN107039654A公开了一种高容量长循环人造石墨负极材料的制备方法，其包括如下制备步骤：(1)原料整形处理；(2)第一次混合；(3)热处理；(4)石墨化；(5)第二次混合；(6)炭化热处理。

CN110380050A公开了一种制备高振实微晶石墨负极材料的混合工艺，其将微晶石墨和包覆剂进行初步混合，然后在室温下，通过旋转挤压微晶石墨与包覆剂，再在加热状态下，旋转挤压混合物，使包覆剂压入微晶石墨的中孔和大孔中，然后经气体冷却得到挤压混合料，再将所得挤压混合料进行石墨化处理，得到高振实微晶石墨负极材料。

上述方案制备石墨负极材料的方法复杂且制得石墨负极材料的粒度分布难以控制，导致成本增加且将之制成电池后，电池性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨负极材料及其制备方法和应用，本发明所述石墨负极材料的球形度高且粒度分布较窄，所述负极材料的振实密度较高，不仅性能好，而且成本有优势，更容易被市场接受。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种石墨负极材料，所述石墨负极材料包括一次颗粒和由一次颗粒与粘结剂复合组成的成品颗粒，所述一次颗粒和成品颗粒的粒径满足关系式k1＝K90_成品颗粒/K90_一次颗粒＝0.3～1.0(例如：0.3、0.4、0.5、0.6、0.8或1.0等)，其中，K90＝(D90-D10)/D50。

本发明所述石墨负极材料可以兼顾倍率、压实、循环和耐高温性能，而且可以使负极匀浆固含量提高，降低生产成本。

优选地，所述石墨负极材料的振实密度为1.2～1.4g/cm³，例如：1.2g/cm³、1.25g/cm³、1.3g/cm³、1.35g/cm³或1.4g/cm³等。

优选地，所述石墨负极材料的球形度为60～99％，例如：60％、70％、80％、90％或99％等。

优选地，所述石墨负极材料的宽长比(0.50～0.99):1，例如：0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.99:1等。