[发明专利]一种微晶石墨负极电极片及其扣式锂电池制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，更具体地，涉及一种微晶石墨负极电极片及其扣式锂电池。

背景技术

石墨是锂离子电池炭负极材料中研究最多的一种，石墨材料导电性好，结晶度高，具有良好的层状结构，其层面是由sp 2状态的碳原子组成的类似苯环的六角形的巨大平面。层面内的碳原子以δ共价键相连，键长为0.1421nm，三个δ键互成120°角，此外在面内还有一个联结全部碳原子的大π键。层与层之间则由较弱的范德华力相连，理想石墨的层间距为0.3354nm。在较低电势时，锂离子能够可逆地嵌入和脱出石墨层间，形成石墨层间化合物。

我国天然微晶石墨矿产丰富，品位高，固定碳含量一般高达60％～80％，其中郴州隐晶质石墨占全国总储量的74.7％左右，而且该隐晶质石墨质量较好，固定碳含量高。天然微晶石墨经粉碎、提纯后，可以用作锂离子电池负极材料。天然微晶石墨用作锂离子电池负极材料具有较高的可逆比容量、较低的充放电电压平台，但存在首次充放电效率低、大电流充放电性能差等缺点，必须对微晶石墨进行一定改性处理，才能改善其充放电性能。

发明内容

本发明的要解决的技术问题在于针对现有技术天然微晶石墨电性能较差，采用化学提纯进行处理，改善其充放电性能，提供一种微晶石墨负极电极片及其扣式锂电池制备方法。

提供一种微晶石墨负极电极片的制备方法，包括以下步骤：

原矿处理：将固定碳含量为75～80％微晶石墨原矿破碎，然后对微晶石墨原矿进行深度磨矿，通过磨矿得到细度为-0.074mm级物料，对磨矿细度为-0.074mm级物料含量占90％的原矿样进行浮选，，采用一次粗选四次精选一次扫选流程之后烘干、磁选，得到固定碳含量为85～90％微晶石墨；

S2.酸浸提纯：将步骤S1所得微晶石墨和混合酸混合，所述混合酸为HF和HCL的混合酸，混合酸与石墨液固比为3.5ml/g，HF体积含量30％，HCL的体积含量为20％，然后在温度50℃、反应时间3h的条件下进行常压酸浸，浸出渣用蒸馏水或者去离子水清洗石墨至水洗溶液为中性时沉淀，然后过滤、干燥，得到纯化后的微晶石墨，固定碳含量为99％以上；

S3.超声处理：将步骤S2得到的微晶石墨进行超声处理，超声时间15min，频率40KHz，得到用于锂电池负极材料的微晶石墨；

S4.将步骤S3所得用于锂电池负极材料的微晶石墨进行真空干燥处理，得到微晶石墨负极活性材料；

S5.将步骤S4所得微晶石墨负极材料与粘合剂以质量比为95:50进行研磨，研磨时间30～50s；达到充分研磨；

S6.充分研磨后加入NMP+super-P混合溶液，继续研磨至均匀粘稠状，得到浆料；

S7.将步骤S6所得浆料均匀涂在铜箔中，采用真空干燥，用于除去电极片中的溶剂NMP得到电极片；

S8.取出步骤S7所得电极片冲成直径为16mm的原片，最终得到微晶石墨负极电极片。

优选地，步骤S1所述微晶石墨原矿为鲁塘隐晶质石墨，其中水分2.4％,挥发分2.99％,灰分18.37％碳含量78.64％，步骤S4中所述真空干燥是指在真空干燥箱进行干燥处理，干燥温度为60℃，干燥时间为24h，步骤S5中所述粘结剂为PVDF聚偏氟乙烯，步骤S6中所述NMP+super-P混合溶液的加入量为70Wt％，步骤S7中所述真空干燥是指在真空干燥箱内60℃恒温12h。

本发明提供一种微晶石墨扣式锂电池的制备方法，包括以下步骤：

S9.采用实施例1～6任意一项所述微晶石墨负极电极片的制备方法制备得到的微晶石墨负极电极片进行电池组装；

S10.电池组装过程是在密闭氩气氛围的手套箱中进行；

S11.按2025正极壳→微晶石墨负极电极片→聚丙烯(PP)隔膜→锂片→不锈钢垫片→弹簧片→2025负极壳自下而上的顺序依次放好，滴加电解液六氟磷酸锂、封口、组装成2025型扣式电池，活化24h，最终得到微晶石墨扣式锂电。

优选地，步骤S10中所述手套箱内氧含量和水含量均控制在5ppm以下。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明首先进行微晶石磨原矿进行破碎与研磨，配合浮选的一次粗选四次精选一次扫选流程，最大程度通过物理方法提高原矿的纯度(固定碳含量为90％微晶石墨如果还要使其品位得到进一步提高，浮选法无论在技术还是经济上都是比较难实现的)同时减少微晶石墨粒径，增大了微晶石墨的比表面积。