[发明专利]二次启动锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池负极电极材料制备领域，具体涉及一种二次启动锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

随着煤、石油、天然气等不可再生能源的频频告急，能源问题是人类跨入21世纪面对的严峻的问题，开发新能源和可再生清洁能源显得至关重要。锂离子电池与传统的二次电池相比，具有工作电压高、比能量大、放电电压平稳、循环寿命长、以及无环境污染等突出优点，已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等小型轻量化电子装置。同时也是未来混合动力汽车和纯动力汽车的首选电源。

负极材料是锂离子电池的关键材料之一，目前商品化使用的锂离子电池负极材料主要是炭类负极材料。它具有高比容量(200～400mAh/g)、低电极电位(＜1.0V vs Li+/Li)、高循环效率(＞95％)以及长循环寿命等优点。炭类负极材料中有中间相碳微球(MCMB)、石墨以及无定形碳，其中，石墨材料理论嵌锂容量高、导电性好、具有良好的层状结构，是近年来锂电池研究的重点之一。石墨材料可以分为人造石墨和天然石墨两种，天然石墨具有比表面积大、比容量高、首次效率高等优点，但是在充、放电过程中容易造成溶剂的共插入，从而导致它的循环性能差。人造石墨相对于天然石墨的石墨化度较低，但是其具有倍率性能好、与电解液兼容性好并且循环稳定性能好的优点，因此成为近年来的研究热点。

在锂电池负极材料的制备过程中，所应用的分散剂和有机碳源的种类、喷雾干燥的工艺以及前驱体烧结温度等条件均会对所制得的材料的大小、结构和形貌产生很大影响，而产物的大小、结构和形貌又会对锂电池负极材料的电化学性能产生极大的影响，进而影响到锂电池负极材料的首次放电容量、首次效率和循环性能。因此需要对分散剂种类、有机碳源的种类、烧结温度以及工艺路线和工艺条件的优选，才能得到一种首次充放电效率高、比容量高、循环性能好的锂离子电池负极材料。

目前所有二次启动锂离子电池负极材料存在放电倍率性能差，放电电流相对较小的问题以及所有二次启动锂离子电池负极材料存在低温性能差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供二次启动锂离子电池负极材料的制备方法，通过本发明提高负极材料放电倍率性能，和改善负极材料的低温性能，进一步满足市场对产品的最新要求。

本发明通过以下技术方案实现：

二次启动锂离子电池负极材料的制备方法，步骤包括：a、前驱体的制备：将原料基体和粘结剂以重量比50％-80％：20％-50％投入双螺旋锥形混合机中，混合1-5h使物料达到良好的均匀性；把混合好的物料投入回转窑中进行热混捏，加热温度600-900℃、搅拌频率10-50HZ、搅拌时间2-10h，然后冷却降温，形成15-30μm团聚二次颗粒；b、物料放在艾奇逊或内串石墨化炉中进行高温石墨化，要求温度≥3000℃，从而使其由软碳变成人造石墨；c、将步骤b中石墨化后的人造石墨中再加入有机碳源投入双螺旋锥形混合机中，混合1-5h使物料达到良好的均匀性，再投入推板窑中在0-1300℃下加热1-30h；d、物料最终经过破碎机、混合、筛分和除磁后，得到所需具有外部硬碳外壳，内部颗粒团聚的材料，为二次启动锂离子电池负极材料。

所述原料基本为石油焦、沥青焦、冶金焦和针状焦一种及以上，且所述原料基体为经超细涡轮粉碎机粉碎到1-15μm的颗粒。

所述粘结剂为经气流粉碎机后粒径为1-5μm的石油沥青、煤沥青、聚氯乙烯和聚偏氯乙烯一种或以上。

所述有机碳源为经气流粉碎机后粉碎到1-10μm的酚醛树脂、蜜胺树脂、呋喃树脂一种或以上。

所述原料基体和粘结剂的重量比50％-70％：30％-50％。

所述人造石墨和有机碳源的重量比为70％-95％：5％-30％。

一种二次启动锂离子电池负极片，其制备方法为：70-80重量份的本发明所述的二次启动锂离子电池负极材料、10-20重量份的粘结剂和10重量份的导电剂按混合得到浆料，将得到的浆料涂覆在铜箔上，干燥5-24h，然后锟压和切片，得到二次启动锂离子电池负极片。

所述二次启动锂离子电池负极材料、粘结剂和导电剂的重量比为8:1:1；所述粘结剂为LA33或聚偏二氟乙烯；导电剂为导电炭黑、导电液或纳米碳。

本发明的优点在于：

1、本发明所制作的材料可以进行20C-30C倍率放电，满足二次启动锂离子电池负极材料倍率需求。

2、本发明所制作的材料在20℃下放电容量70％，满足二次启动锂离子电池负极材料低温需求。