[发明专利]一种改性锂离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了改性锂离子电池负极材料及其制备方法，其制备方法为：将沥青质炭前驱体和锂离子电池负极材料按重量比0.1:10～2:10的比例混合均匀，在冲击式表面改性系统中进行5～20min的改性处理，在惰性气氛保护下，将改性物料进行炭化处理，将炭化后物料进行粉碎，分级处理，至颗粒的平均粒径D50值为8～30μm，即得。该制备方法简单，无需进行低温炭化处理，成本大幅降低，并使得改性负极材料具有更高的振实密度，具有更规则的形貌和优良的加工性能。所制得的改性锂离子电池负极材料具有首次充放电效率高、循环性能好的优点，其首次放电容量在360mAh/g以上，400次循环后的容量保持率高达90%以上。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，尤其涉及一种改性锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，电子类产品越来越趋于智能化和多功能化，消费者对电池的能量密度、使用寿命更加地关注，但同时也要求电子类产品价格较低。因此，一些低成本、能量密度高、循环寿命长的负极材料被广泛地研究。目前，锂离子电池的负极主要是石墨材料，主要是因为石墨材料具有高的导电性和较好的充放电平台等优点。但石墨材料也存在一定的缺点，比如天然石墨由鳞片层结构组成，层与层之间以范德华力为主，结构不稳定容易造成溶剂的共嵌，导致电池的充放电性能下降，循环性能降低。因此近年来针对天然石墨的改性处理已经成为研究热点。

目前，天然石墨主要采用包覆处理进行表面改性，如专利申请公布号CN101887967A中，将沥青进行乳化处理，然后与天然石墨混合包覆设计，这种方法在包覆的效果上有一定的改进，但液相的沥青对石墨的包覆有一定的局限。日本专利JP10294111采用沥青对石墨进行低温包覆，然后进行不融化处理和轻度粉碎，这种方法在包覆效果上很难控制，而且包覆过程中需要升温，增加成本。专利申请CN200410002761.5采用沥青质材料包覆处理，虽然材料包覆效果上有一定的改善，但工艺条件复杂，成本增加。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服了现有技术中改性负极材料的制备工艺复杂，改性包覆的成本高，改性效果较差等缺陷，提供一种改性锂离子电池负极材料及其制备方法。本发明的制备方法能够使制得的负极材料的形貌更规则，并且制备成本低。本发明的改性锂离子电池负极材料的形貌规则，表面均匀性高，具有较高的振实密度和优良的加工性能。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种改性锂离子电池负极材料的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将沥青质炭前驱体和锂离子电池负极材料按重量比0.1:10～2:10的比例混合均匀，得混合料；将所述混合料在冲击式表面改性系统中进行5～20min的改性处理，得改性物料；所述的沥青质炭前驱体的软化点为75～200℃；所述冲击式表面改性系统的频率为25～45Hz；

(2)在惰性气氛保护下，将所述改性物料进行炭化处理，得炭化后物料；

(3)将所述炭化后物料进行粉碎，分级处理，至颗粒的平均粒径D50值为8～30μm，即得。

步骤(1)中，所述的沥青质炭前驱体可为本领域常规的沥青质炭前驱体。所述的沥青质炭前驱体较佳地包括石油沥青和/或煤沥青。所述沥青质炭前驱体的软化点较佳地为75～150℃。所述沥青质炭前驱体的结焦值较佳地为30～80％。

步骤(1)中，所述的锂离子电池负极材料可为本领域常规使用的锂离子电池负极材料。所述的锂离子电池负极材料较佳地为天然石墨、人造石墨、硬炭材料和软炭材料中的一种或多种，更佳地为天然石墨和人造石墨。所述的锂离子电池负极材料的平均粒径D50值较佳地为6～25μm。