[发明专利]复合中间相负极材料、锂离子二次电池、制备方法和应用

说明书

本发明公开了复合中间相负极材料、锂离子二次电池、制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：将包含煅前生焦粉、中间相碳微球生球、石墨化催化剂和能够石墨化的粘合剂的块状混合物经催化石墨化处理，即可；所述煅前生焦粉的粒径D50为1～50μm；所述煅前生焦粉与所述中间相碳微球生球的质量比为(0.25～1):1。本发明制得的复合中间相负极材料放电容量大和循环性能好，其制成的扣式电池的综合性能优良，放电容量在365mAh/g以上，循环性能好(300次循环，容量保持≥90％)，安全性较好(130℃/60分钟，不爆、不涨)，对电解液及其它添加剂适应性较好，制备方法简单可行，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种复合中间相负极材料、锂离子二次电池、制备方法和应用。

背景技术

中间相炭石墨化产品是一种优良的锂离子电池负极材料，近年来，锂离子电池在移动电话、笔记本电脑、数码摄像机和便携式电器上得到了大量应用。锂离子电池有能量密度大、工作电压高、体积小、质量轻、无污染、快速充放电、循环寿命长等方面的优异性能，是21世纪发展的理想能源。中间相炭作为锂离子二次电池的负极材料，具有电位低且平坦性好、比重大、初期的充放电效率高以及加工性好等特点。理论上LiC₆的可逆储锂容量可达到372mAh/g，中间相炭的可逆储锂容量却只有310mAh/g左右，负极材料的容量还有上升的空间。随着电子信息产业的迅猛发展，各种产品对小型化、轻量化的要求不断提高，对锂离子二次电池大容量、快速充电等高性能的要求日益迫切。锂离子电池容量的提高主要依赖炭负极材料的发展和完善，因此提高锂离子电池负极材料的比容量、减少首次不可逆容量及改善循环稳定性一直是研究开发的重点。

中间相炭经催化石墨化、掺杂等方法处理可以有效地提高锂离子二次电池用负极材料品质，不但可以提高石墨的可逆储锂容量，而且能够改善材料的循环性能。文献：(1)《材料研究学报》Vol.21No.4P.404-408(2007年)报道了催化热处理锂离子电池用中间相炭，有效地缓解了碳表面的不可逆电化学反应；(2)美国专利US2006001003报道了催化石墨化处理人造石墨类负极材料的方法，能改善快速充放电性能和循环性能。

中国专利CN 106430143 A中公开了以中间相炭微球生球粉、能够石墨化的粘合剂和石墨化催化剂为原料制备电池负极材料，能够提升电池的放电容量和首次效率，但是该负极材料制备得到的电池放电容量多在365mAh/g以下，相比于理论容量尚有进一步提升的空间。

上述文献报道的各种改进方法中，要么制备过程复杂，要么添加的成分不易获得，要么产品收得率无明显改善，提高了生产成本，要么难以实现电池各方面性能的平衡。因此，如何在保证工艺简单、原料易得的前提下，进一步提升锂离子二次电池的放电容量不高、首次效率，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的中间相负极材料放电容量不高、循环性能差的缺陷，而提供了一种复合中间相负极材料、锂离子二次电池、制备方法和应用。本发明所制得的复合中间相负极材料放电容量高、循环性能好，且制备工艺简单、原料易得。由本发明的复合中间相负极材料制得的锂离子二次电池具有较高的充放电容量和充放电效率。

本发明提供了一种复合中间相负极材料的制备方法，其包括下述步骤：

将包含煅前生焦粉、中间相碳微球生球、石墨化催化剂和能够石墨化的粘合剂的块状混合物经催化石墨化处理，即可；

所述煅前生焦粉的粒径D50为1～50μm；

所述煅前生焦粉与所述中间相碳微球生球的质量比为(0.25～1):1。

本发明中，所述的煅前生焦粉可为本领域常规的煅前生焦粉，一般是指煅烧前的生焦粉末，例如石油焦的煅前生焦粉和/或沥青焦的煅前生焦粉。较佳地，所述的煅前生焦粉为锦州石化公司生产的煅前生焦粉。