[发明专利]一种改性的微晶石墨二次颗粒负极材料的制备方法和应用

说明书

一种改性的微晶石墨二次颗粒负极材料的制备方法和应用，它涉及一种微晶石墨二次颗粒负极材料的制备方法和应用。本发明的目的是要解决天然微晶石墨的微小晶体尺寸和不规则形状导致与电解液的接触面积很大，进而引发较多的副反应导致不可逆的容量损失和低的库伦效率，难以在锂离子电池中应用的问题。方法：一、碱熔、酸浸，得到去除杂质的微晶石墨；二、将去除杂质的微晶石墨与改性剂混合，热处理；三、在保护性气体氛围中进行煅烧。一种改性的微晶石墨二次颗粒负极材料作为锂离子电池负极材料应用。本发明的改性的微晶石墨二次颗粒负极材料，应用于锂离子电池负极材料，具有比容量高、循环稳定性好等优点。

技术领域

本发明涉及一种微晶石墨二次颗粒负极材料的制备方法和应用。

背景技术

石墨是锂离子电池中使用最广泛的负极材料，因为它具有高电子导电性、高比容量和低的插层电位。目前，人造石墨市场已经成熟，但是其制备过程是能源密集型且对环境有害的，所以开发应用具有成本低、加工性好、环境友好等优点的天然石墨是必要且具有重大意义的。天然石墨分为鳞片石墨和微晶石墨。微晶石墨储量丰富，品位高，经简单浮选即可直接破碎成产品。

长期以来，微晶石墨主要用于耐火材料、铸造涂料和增碳剂等低端市场。如果将微晶石墨制备成锂离子电池的负极材料，将带来巨大的经济效益。研究表明，微晶石墨是由许多微小的石墨晶体随机堆叠而成的。这种结构特性使微晶石墨具有良好的电解质相容性、高的可逆比容量和低的放电电压平台。

然而，较多无电化学活性的杂质和破碎的细小颗粒结构阻碍了微晶石墨的大规模商业应用。首先，天然微晶石墨含有包括石英(主要成分为SiO₂)、云母(45.2％SiO₂、38.5％Al₂O₃)、赤铁矿(MgO和Fe₂O₃)等各种杂质，仅仅通过浮选方式提纯的微晶石墨仍不能达到直接用于锂离子电池负极材料的标准。因此，化学方法的二次提纯是必不可少的。此外，微晶石墨的微小晶体尺寸和不规则形状导致与电解液的接触面积很大，进而引发较多的副反应导致不可逆的容量损失和低的库伦效率。因此对天然微晶石墨进行提纯和改性，制备高性价比的产品是资源合理利用的必然趋势，这也将带来巨大的经济效益。

发明内容

本发明的目的是要解决天然微晶石墨的微小晶体尺寸和不规则形状导致与电解液的接触面积很大，进而引发较多的副反应导致不可逆的容量损失和低的库伦效率，难以在锂离子电池中应用的问题，而提供一种改性的微晶石墨二次颗粒负极材料的制备方法和应用。

一种改性的微晶石墨二次颗粒负极材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、首先将浮选得到的天然微晶石墨进行碱熔处理，然后进行酸浸处理，得到去除杂质的微晶石墨；

二、将去除杂质的微晶石墨与改性剂混合，再通过热处理一步法对微晶石墨进行粘合和包覆，得到预处理的微晶石墨二次颗粒；

步骤二中所述的改性剂为酚醛树脂、沥青、脲醛树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种的混合物；

步骤二中所述的去除杂质的微晶石墨与改性剂的质量比为(3～6):1；

三、将预处理的微晶石墨二次颗粒置于管式炉内，在保护性气体氛围中进行煅烧，得到改性的微晶石墨二次颗粒负极材料。

本发明的原理：