[发明专利]一种改性人造石墨负极材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种改性人造石墨负极材料及其制备方法、应用。其制备方法包括如下步骤：将人造石墨一次颗粒经液相浸渍包覆、碳化处理，制得负极材料；包覆剂为结焦值为0.1％‑5％的含碳溶液；人造石墨一次颗粒与包覆剂的质量比为100:50‑100:200。本发明的改性人造石墨负极材料制备的锂离子电池可具有优异的倍率性能、超级快充性能、高温循环性能，且制备方法简单易操作，可迅速大规模量产。

技术领域

本发明提供了一种改性人造石墨负极材料及其制备方法、应用。

背景技术

近年来，我国锂离子电池产业保持高速增长，体系品种日趋齐全，产品质量持续提升，应用领域不断拓展。进而消费者对锂离子电池的要求也已不仅仅局限于可靠性和安全性，对电池的超级快充性能、高温长循环性能等等也有着越来越高的要求；而电池要想达到超级快充性能，关键还是取决于负极材料的选取。目前，商用倍率性负极材料的制备还是以天然石墨、人造石墨等为基底，进行无定形炭层包覆，即核是天然/人造石墨，壳是一层无定型炭；利用包覆改性的石墨负极材料，其无定型炭层特质对负极材料倍率性能起着至关重要的作用，比如包覆均匀性越高、包覆层厚度越均一、材料表面缺陷越少，锂离子电池在充放电过程中的副反应就越少，其大倍率充放电性能、高温长循环性能就越好。倘若包覆均一性低、包覆层厚度参差不齐、材料表面暴露过多缺陷，包覆和未包覆的界面容易发生“边缘效应”，在大倍率充放电的过程中，负极表面容易出现析锂的现象，这对电芯安全影响很大，且高温循环容量保持率也将大打折扣。

因此如何使电芯在保证安全、性能的前提下，提高其快充能力和高温循环特性，成为当前亟待解决的问题，而提高负极的快充能力又是重中之重。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有固相包覆法或者液相包覆法制备的改性石墨材料大倍率快充性能、高温循环性能较差的缺陷，提供了一种改性人造石墨负极材料及其制备方法、应用。本发明的改性人造石墨负极材料制备的锂离子电池可具有优异的倍率性能、超级快充性能、高温循环性能，且制备方法简单易操作，可迅速大规模量产。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种改性人造石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：将人造石墨一次颗粒经液相浸渍包覆、碳化处理，制得所述改性人造石墨负极材料；

其中，包覆剂为结焦值为0.1％-5％的含碳溶液；所述人造石墨一次颗粒与所述包覆剂的质量比为100:50-100:200。

本发明中，所述人造石墨一次颗粒可通过常规市售获得，也可通过本领域常规方法制得，较佳地其制备方法包括下述步骤：将“石油焦和/或煤焦”经粉碎处理得到一定规格的粉碎料、将所述粉碎料经过热处理、石墨化处理获得人造石墨一次颗粒。

其中，所述石油焦较佳地为S含量≤0.5％且灰分含量≤0.1％的石油焦。所述煤焦较佳地为S含量≤0.6％且灰分含量≤0.1％的煤系针状焦。

其中，所述粉碎的操作和条件可为本领域常规。

其中，所述粉碎料的中值粒径D50较佳地为6.0～12.0μm；更佳地为6.0～10.0μm，例如为7.5μm。当所述粉碎料的中值粒径大于12.0μm时，所得到的改性人造石墨负极材料的倍率性能会下降。

其中，所述热处理的条件和操作可为本领域常规。所述热处理的设备可为立反应釜。

其中，所述热处理一般在惰性气氛下进行，还可为氮气氛围。较佳地，所述惰性氛围为氮气和/或氩气氛围。

其中，所述热处理温度较佳地为300-900℃，更佳地为400-800℃。

其中，所述石墨化处理的温度较佳地为不小于2600℃，更佳地为不小于2900℃。所述石墨化处理有助于稳定骨料本身的高能量密度性能。