[发明专利]一种锂离子电池负极用碳包覆石墨棒制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池负极用碳包覆石墨棒及制备方法，所述石墨棒的石墨六角网面与石墨棒轴向为垂直关系；石墨化度≥96%；石墨棒直径约10～30μm，长度≤80μm，长径比≤5，石墨棒表面包覆的碳材料为软碳。碳包覆石墨棒制备过程包括气相沉积石墨化、整形、包覆等核心工艺，所得碳包覆石墨棒制成锂离子电池用负极，其1C/1C循环3000周容量保持率高于80%，6C/6C循环1000周容量保持率高于80%，是一款兼备长循环、高能量密度、良好动力性能的负极材料。

技术领域

本发明涉及一种碳包覆石墨棒负极材料及制备方法，特别涉及一种高石墨化度的碳包覆石墨棒及制备方法。

背景技术

电动汽车是一个横跨交通、能源、材料三大领域的新型行业，目前正处于高速发展期。电动汽车的核心是锂离子电池，负极材料是决定锂离子电池性能的根本因素之一。电动汽车用负极材料的要求主要包括：高循环寿命、高能量密度、动力性能优良等。众所周知，人造石墨负极材料的循环寿命远优于天然石墨，因此，普遍采用人造石墨作为电动汽车用负极材料。

然而，常规人造石墨却很难同时满足高能量密度和动力性能优良的需求，严重影响了国内电动汽车的发展。为开发兼备高能量密度、动力性能优良的负极材料，我们首次选用了一种碳包覆石墨棒材料作为锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种锂离子电池负极用碳包覆石墨棒，其特征在于，所述碳包覆石墨棒具有以下特征：石墨六角网面与石墨棒轴向为垂直关系；石墨化度≥96%；石墨棒直径约10～30μm，长度≤80μm，长径比≤5，石墨棒表面包覆的碳材料为软碳。

进一步的，所述碳包覆石墨棒，是采用以下方法制备的：将挥发份为6～9%的煅前焦为原料，密封装置于石墨坩埚中；然后将石墨坩埚置于艾奇逊炉中，在3000℃～3300℃对煅前焦进行石墨化处理；待艾奇逊炉自然冷却后，取出石墨坩埚，将石墨坩埚锅盖内侧的生长物料刮出，即得到石墨纤维，而后通过整形机将纤维的长径比缩小至5以内，VC混合1～6%的沥青，而后1000~1500℃碳化处理，最后经筛分、除磁得到目标产物。

进一步的，所述煅前焦为油系针状焦生焦、沥青生焦、石油生焦、中间相炭微球生焦、中间相沥青生焦中的一种或多种。

进一步的，VC混合的搅拌速度为80～200rpm,搅拌时间30～60min。

进一步的，碳化包覆采用的沥青软化点为200～280℃，沥青种类包括石油沥青和煤沥青中的一种或多种，碳化所处的气氛为Ar或N₂。

进一步的，所述锂电池负极浆料是通过以下制浆工艺制备的：

S1.将羧甲基纤维素溶入去离子水中，均匀搅拌，形成羧甲基纤维素溶液；

S2.将石墨棒加入到上述羧甲基纤维素溶液中，继续搅拌，边搅拌边补充去离子水；

S3.然后加入SBR乳液，继续搅拌均匀，即很到锂电池负极浆料。

进一步的，在步骤S1中，所述羧甲基纤维素的取代度为0.85～0.9，纯度高于99.5%。

进一步的，所述锂电池负极浆料由如下重量百分比的原料制造而成：

石墨棒 52.8～53.9%；

羧甲基纤维素 0.6～1.1%；

SBR 0.6～1.1%；

水 43.9～46.9%；