[发明专利]一种快充石墨及其制备方法、负极片和电池

说明书

本发明公开了一种快充石墨及其制备方法、负极片和电池，该快充石墨的制备方法包括：将碳素类材料粉碎、整形制得骨料，将骨料与含碳粘结剂、分散介质混合均匀，依次经造粒、石墨化处理、球化整形，制得石墨化颗粒物；而后将石墨化颗粒物与碳源混合，在惰性气氛下进行加热处理使碳素碳化包覆石墨化颗粒物，制得碳包覆颗粒物；再将碳包覆颗粒物分散于电解质溶液中，经干燥制得快充石墨。以上方法所制得快充石墨具有较高的热稳定性，可提升电池的安全性能和循环稳定性，将其应用于电池负极片上负极活性材料层材料，可兼顾电池的常温和高温性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种快充石墨及其制备方法、负极片和电池。

背景技术

锂离子电池因具有使用寿命长、能量密度高、安全系数高的特点，日益成为人们生活中电子设备的优选电源产品。现如今，快节奏的生活对锂离子电池的充电倍率要求越来越高，而石墨负极做为锂离子电池的关键组成部分，对于提升充电倍率起到显著影响。

现有研究可从包覆及粒径入手对石墨材料进行改进来提升充电倍率，目前常用的是采用树脂/导电剂包覆、增加包覆量以及减小骨料粒径的方法。但这些方法通常会带来比表面积增大、副反应增加的问题，进而会导致高温性能恶化，不能兼顾常温循环和高温循环寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种快充石墨及其制备方法、负极片和电池。

本发明的第一方面，提出了一种快充石墨的制备方法，包括以下步骤：

S1、将碳素类材料粉碎、整形，制得骨料；

S2、将所述骨料与含碳粘结剂、分散介质混合均匀，依次经造粒、石墨化处理、球化整形，制得石墨化颗粒物；

S3、将所述石墨化颗粒与碳源混合，在惰性气氛下进行加热处理，使所述碳源碳化包覆所述石墨化颗粒物，制得碳包覆颗粒物；

S4、将所述碳包覆颗粒物分散于电解质溶液中，干燥，制得快充石墨。

根据本发明实施例快充石墨的制备方法，至少具有以下有益效果：该制备方法中通过将碳素类材料粉碎、整形制得骨料后，与含碳粘结剂、分散介质混合均匀配成混合料，造粒、石墨化处理后，进一步进行球化整形制得石墨化颗粒物，通过在石墨化处理后进行球化整形，可去除颗粒的尖锐棱角，使颗粒更加圆润，可减少尖端副反应活性位点，提高高温性能；而后将石墨化颗粒物与碳源混合，并在惰性气氛下加热至碳源碳化包覆石墨化颗粒物，以对石墨化颗粒物表面进行修饰，可提供更多嵌锂路径，提升倍率性能；再将碳包覆颗粒物分散于电解质溶液中，经干燥，在碳包覆颗粒物表面进一步包覆电解质，可提高材料表面的热稳定性，提升电池的安全性能和循环性能，所制得的快充石墨可应用于电池负极片上负极活性材料层材料，可兼顾电池的常温和高温性能。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述碳素类材料选自针状焦、石油焦、沥青焦、天然石墨中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述骨料的粒径Dv50为(5～7)±3μm。步骤S1具体可包括：将碳素类材料进行粉碎、精磨、球磨整形，筛分得到目标粒径的骨料。通过采用小粒径的骨料造粒，可降低OI值(即取向度)，降低常温循环膨胀，进而可提高电池性能。

步骤S2中，含碳粘结剂可起到粘结剂作用，且在后续石墨化处理后，会在颗粒间形成碳骨架，将颗粒牢牢粘结在一起。在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述含碳粘结剂选自沥青。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述分散介质选自汽油、煤油、苯中的至少一种。例如，可采用汽油、煤油、苯组合作为分散介质，骨料、含碳粘结剂、汽油、煤油、苯的质量比可控制在(100～200)：(5～15)：(5～10)：(1～5)：(1～2)；具体可将骨料和含碳粘结剂、分散介质混合后，将温度升高至150～200℃搅拌均匀得到混合料。