一种高压实倍率型锂离子电池负极材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种高压实倍率型锂离子电池负极材料及制备方法，属于锂离子电池负极材料制备领域。

背景技术

锂离子电池主要以石墨作为负极材料，而传统石墨负极材料存在压实密度低，倍率型能差等问题，导致锂离子电池能量密度低，功率性能差，大电流充放电性能低，限制了锂离子电池在电动工具、数码、新能源汽车的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高压实倍率型锂离子电池负极材料及制备方法，工艺简单，对设备要求低，极易大规模生产，经测定，制备的锂离子电池负极材料具有粒度分布宽，压实密度高、倍率性能好。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种高压实倍率型锂离子电池负极材料制备方法，步骤如下：

1)将人造石墨原料制备成石墨原料粉末；

2)将步骤1)中的石墨原料粉末与粘结剂混合均匀，得到混合物；

3)在惰性气体保护下，将步骤2)所得混合物进行表面化学改性处理得到二次颗粒；

4)将步骤3)所述的二次颗粒球化，得球化材料；

5)将步骤4)所述的球化材料进行石墨化，即得到锂离子电池负极材料。

所述的步骤1)中的人造石墨原材料为石油焦、针状焦或沥青焦的一种或几种的组合。

所述的步骤1)中的石墨原料粉末经烘干、粗粉碎和细粉碎后得D50粒径值为5-10μm的粉末。

所述的步骤与2)中的石墨原料粉末与粘结剂的配比为90:10-99:1，所述粘结剂为石油沥青或煤沥青。

所述的步骤3)中混合物通过滚筒炉进行化学改性处理得二次颗粒，滚筒炉处理温度为300-680℃，处理时间为7-15h，所得二次颗粒粒径D50为10-20μm。

所述的步骤4)中采用球化机对二次颗粒进行球化处理，球化机的转速为200-800r/min，球化时间为1-20min，球化材料的粒径D50为6-12μm，D90/D10为4-8。

所述的步骤5)中石墨化处理温度为2600-3000℃，处理时间为36-48h。

一种高压实倍率型锂离子电池负极材料，采用上述方法制备而成。

本发明带来的有益效果为：1、本发明与现有技术相比，工艺简单、成本低，易于质量控制，并且极片压实密度高于现有技术；

2、通过对原料粉碎后整形以及改性后球化整形，修饰颗粒表面，降低了石墨的取向性，提升了倍率性能，同时球化机球化控制粒度D90/D10比值，拉宽粒度分布，提高材料颗粒间的填充密度，可以有效的减少对胶类消耗，提升能量密度，提升加工性能；

3、本发明制备的石墨负极材料具有较高的压实密度，优异的倍率性能，在动力型锂离子电池具有较高的应用价值。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种高压实倍率型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：

1)先将石油焦经过粗粉碎、细粉碎后进行整形得到D50粒径值为5μm的细粉；

2)将步骤1)所得细粉与沥青按照97:3配比进行混合，得到混合粉；

3)将步骤2)所得混合粉，在氮气气氛保护下，于650℃下在滚筒炉内进行表面改性处理8h，得到D50为13μm的二次颗粒；

4)将步骤3)所得二次颗粒在转速为400r/min的球化机内进行球化处理2min，得到D50粒径值为9μm，D90/D10＝4.3的球化材料；

5)将步骤4)所得球化材料在2600℃条件下高温石墨化20h，即得锂离子电池负极材料。

实施例2：

本实施例提供一种高压实倍率型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：

1)先将沥青焦经过烘干、粗粉碎、细粉碎后进行整形得到D50粒径值为10μm的细粉；

2)将步骤1)所得细粉与沥青按照95:5配比进行混合，得到混合粉；

3)将步骤2)所得混合粉，在氮气气氛保护下，于600℃下在滚筒炉内进行表面改性处理10h，得到D50粒径值为15μm的二次颗粒；

4)将步骤3)所得二次颗粒在转速为600r/min的球化机内进行球化处理4min，得到D50粒径值为12μm，D90/D10＝6.1；

5)将步骤(4)所得球化材料在3000℃条件下高温石墨化28h，即得锂离子电池负极材料。

实施例3：

本实施例提供一种高压实倍率型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：

1)先将针状焦经过烘干、粗粉碎、细粉碎后进行整形得到D50粒径值为8μm的细粉；

2)将步骤1)所得细粉与沥青按照90:10配比进行混合，得到混合粉；

3)将步骤2)所得混合粉，在氮气气氛保护下，于680℃下进行表面改性处理10h，得到D50粒径值为14μm的二次颗粒；

4)将步骤3)所得二次颗粒在转速为800r/min的球化机内进行球化处理5min，得到D50粒径值为10μm，D90/D10＝5.1；

5)将步骤4)所得球化材料在3000℃条件下高温石墨化24h，即得锂离子电池负极材料。

实施例4：

本实施例提供一种高压实倍率型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：

1)先将石油焦、沥青焦、针状焦按照1:1:1配比进行混合，得到混合粗粉；

2)将步骤1)所得混合粗粉经过烘干、粗粉碎、细粉碎后进行整形得到D50粒径值为10μm的细粉；

3)将步骤2)所得细粉与沥青按照95:5配比进行混合，得到混合粉；

4)将步骤3)所得混合粉在氮气气氛保护下，于600℃下在滚筒炉内进行表面改性处理10h，得到D50粒径值为14μm的二次颗粒；

5)将步骤4)所得二次颗粒在转速为600r/min的球化机内进行融合处理4min，得到D50粒径值为12μm，D90/D10＝5.8；

6)将步骤5)所得球化材料在3000℃条件下高温石墨化28h，即得锂离子电池负极材料。

实施例5：

本实施例提供一种高压实倍率型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：

1)将针状焦生焦经过烘干、粗粉碎、细粉碎后进行整形得到D50粒径值为6μm的细粉

2)将步骤1)所得细粉与沥青按照92:8配比进行混合，得到混合粉

3)将步骤2)所得混合粉，在氮气气氛保护下，于680℃下进行表面改性处理8h，得到D50粒径值为12μm的二次颗粒；

4)将步骤3)所得二次颗粒在转速为500r/min的球化机内进行球化处理5min，得到D50粒径值为8μm，D90/D10＝5.5；

5)将步骤4)所得球化材料在3000℃条件下高温石墨化28h，即得锂离子电池负极材料。

为了验证本发明所得锂离子电池负极材料与市售负极材料的性能，对其进行常规指标及电化学性能的测试，结果如下表所示：

结果与结论：

通过实施例1-5的结果可以得出，实施例5在振实密度、放电容量、首次效率、放电容量保持率以及极片压实密度项目测试中效果最佳；并且实施例1-5

所得石墨负极材料的性能普遍优于市售石墨负极材料，表明本发明所得一种高

压实倍率型锂离子电池负极材料性能较佳。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于次，

熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变换或替代，

都应涵盖在本发明的保护范围内。因此本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。