[发明专利]一种人造石墨负极材料

说明书

本发明公开了一种人造石墨负极材料，包括：预碳化改性的单颗粒石墨化材料和二次颗粒石墨化材料；预碳化改性的单颗粒石墨化材料与二次颗粒石墨化材料重量比为1‑3:3‑5；预碳化改性的单颗粒石墨化材料，是将骨料粗破碎后，在650‑800℃进行预碳化处理，然后经磨粉、整形、石墨化得到；二次颗粒石墨化材料是将骨料与粘结剂混料后经破碎、造粒碳化、整形、石墨化得到。所述人造石墨负极材料兼具优异的首次效率和较高的放电容量。

技术领域

本发明属于锂电池负极材料领域，尤其涉及一种人造石墨负极材料。

背景技术

随着国民经济和社会的可持续发展，能源的生产与储存已成为当今全球最关注的一项重要课题。锂离子电池作为一种新型能源转换装置在储能领域发展势头迅猛，负极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其比容量和工作电压直接影响锂离子电池的能量密度，对锂离子电池的性能起决定性作用。目前人造石墨逐步成为了锂离子电池负极材料的首选。

以杂质含量较低的炭质原料为骨料，经破碎、造粒、石墨化得到人造石墨为单颗粒石墨化材料，炭质原料中的挥发分小分子，尤其是以非金属杂元素N、O、S等存在石墨化产品制备过程中会发生不可逆的气胀；在石墨化过程中1400-2100℃的温度区间内，受到高温热处理时，炭材料结构中键合在杂环上的硫和氮在某一个狭小的温度范围内以气体硫化物和氮化物的形式突然被释放出来，炭材料产生一个突然增大的体积膨胀，这种不可逆膨胀由于炭材料内部结构被破坏而产生，当石墨制品从高温冷却下来后也不再恢复。因此，单颗粒石墨化材料虽然具有较高的容量，但其首次库伦效率较低，仅在84％左右，容易造成锂电池膨胀，且倍率性能一般。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供了一种人造石墨负极材料，包括，预碳化改性的单颗粒石墨化材料和二次颗粒石墨化材料，能够有效避免锂电池膨胀，兼具优异的首次效率和较高的放电容量。

本发明提供了一种人造石墨负极材料，包括：预碳化改性的单颗粒石墨化材料和二次颗粒石墨化材料；预碳化改性的单颗粒石墨化材料与二次颗粒石墨化材料重量比为1-3:3-5。

本发明所述骨料为本领域常规理解的炭质原料。对于骨料的类型不作具体限定，包括但不限于煤系焦、石油焦。

本发明在制备单颗粒石墨化材料时，在粗破碎后先进行预碳化处理，能够有效降低骨料中挥发分含量，有利于提高单颗粒石墨化材料的振实密度。

优选地，预碳化改性的单颗粒石墨化材料与二次颗粒石墨化材料重量比为2:3。

优选地，预碳化改性的单颗粒石墨化材料的D50粒径为15-17μm；二次颗粒石墨化材料的D50粒径为12-14μm。

优选地，预碳化改性的单颗粒石墨化材料，是将骨料粗破碎后，在650-800℃进行预碳化处理，然后经磨粉、整形、石墨化得到。

优选地，预碳化处理温度为700-750℃，预碳化时间为5-15h。

优选地，预碳化处理之前，将骨料粗破碎至D50粒径≤5mm。

优选地，二次颗粒石墨化材料是将骨料与粘结剂混料后经破碎、造粒碳化、整形、石墨化得到。

优选地，粘结剂为沥青。

优选地，粘结剂用量为骨料重量的9-12％。

对于本发明所述人造石墨负极材料的制备方法不作具体限定，将预碳化改性的单颗粒石墨化材料和二次颗粒石墨化材料按比例混匀即可。

本发明有益效果为：