[发明专利]一种锂离子电池负极材料制备方法及制得的负极材料

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，特别是涉及一种锂离子电池负极材料制备方法及制得的负 极材料。

背景技术

锂离子电池具有高电压、比能量大、寿命长及无记忆效应等优点，因而近年来，在3C 产品、电动自行车、储能系统，特别是电动汽车中得到广泛应用。石墨类负极材料是目前商 业化锂离子电池的主导负极材料，它具有较低的锂嵌入/脱出电位、较高的可逆容量且资源丰 富、价格低廉等优点。

锂离子电池负极材料目前主要是具有石墨结构的材料，其中人造石墨发展迅速。中间相 炭微球是人造石墨的一种，它结构稳定，比表面积小，循环性能及安全性好，但是其制作成 本高，一直以来被作为高端锂离子负极材料来使用。一般的人造石墨粉形状不规则，比表面 积大，各向异性度较高，导致材料加工性能差，极片反弹、电芯胀气、形变等问题突出。因 此降低比表面积、提高各向同性度，改善电芯的循环性能及安全性一直是人造石墨类炭负极 材料研究开发的重点。

目前，锂离子电池负极材料的制备需经过整形、包覆、二次造粒、混捏、焙烧等综合作 用，产率在70～85％左右，并且生产能耗高。中国专利CN201410325202.3通过将物料物理 加工、混合、模压处理、焙烧处理及球化整形等工序制得一种人造石墨负极材料，物料周转 损失大，生产效率低，能耗大，工艺复杂。中国专利CN02125715.9利用喷雾造粒的方法在石 墨微粉表面包覆一层炭，得到内部为石墨，外部为炭的核壳结构的炭包覆石墨微粉，首次不 可逆容量较低，循环性能较好，但该方法工艺复杂，能耗大，生产成本高。中国专利 CN200510029448.7在人造石墨微粉表面包覆有机碳源后经过焙烧等处理得到的人造石墨负 极材料，需选择蒽油和洗油等芳香族溶剂作为反应助剂，蒽油和洗油中含有蒽、萘、高沸点 酚类、重质吡啶碱类、苊、芴等有毒物质，对环境不友好。

发明内容

本发明的目的就是还要解决现有技术中的上述技术缺陷，提供一种负极材料的制备方法， 以及由此方法制得的负极材料。

本发明具体提供了如下技术方案：一种锂离子电池负极材料制备方法，其包括如下步骤：

①加料：由给料设备均匀交替的加入重量比为2～10:90的有机碳源和焦粉，加完料后继 续搅拌；

②升温：升温至400～1100℃；

③恒温：在400～1100℃恒温3～10小时；

④冷却至室温；

⑤石墨化；

其中，步骤①～④在非氧化保护气氛下滚动搅拌进行；

所述的有机碳源为石油沥青、煤沥青、酚醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯的一种或几种。

步骤②的升温是以0.5～3.5℃/min升温至400～1100℃。

步骤①中有机碳源和焦粉的重量比优选为0～8:92，加完料后继续搅拌0.5～2.5小时。

所述的焦粉为石油焦微粉、针状焦微粉、沥青焦微粉、中间相微粉、天然石墨微粉的一 种或几种。

所述的焦粉的平均粒径(D50)为2～20μm。

所述的升温优选为0.5～2.5℃/min升温至450～1100℃。

所述的恒温优选为450～1100℃下恒温4～9小时。

所述的冷却是自然冷却至200～400℃，然后强制冷却至室温。

所述的非氧化保护气氛下是在制备过程中通入氮气等惰性气体进行保护，其气体流量为 5～30L/min。

所述的滚动搅拌速度为0.5～15rpm/min。

本发明还提供了如下技术方案：一种根据权利要求1～10所述的制备方法制得的锂离子 电池负极材料。

本发明采用的原材料是平均粒径(D50)为2～20μm的焦粉，选择比较小粒径的焦粉， 可进一步降低材料的比表面积，从而降低首次不可逆容量，更重要的是可降低材料的各向异 性，提高快速充放电性能，因此平均粒径(D50)优选2～15μm范围内。焦粉选择范围广， 可以是石油焦微粉、针状焦微粉、沥青焦微粉、中间相微粉、天然石墨微粉的一种或几种。

所述的有机碳源是指现适用于制备负极材料领域的各种有机碳源，如石油沥青、煤沥青、 酚醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯的一种或几种。