[发明专利]动力锂离子电池用煤基复合负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种动力锂离子电池用煤基复合负极材料，其特征在于：所述动力锂离子电池用煤基复合负极材料以石墨化度为75～90％的石墨化无烟煤为基体，基体外包覆有介孔碳，介孔碳包覆层质量为基体质量的2.0～7.5％；介孔碳为以酚醛树脂为碳前躯体，乙氧基和丙氧基组成的两性三嵌段共聚物为造孔添加剂，经高温热解溶剂挥发诱导自组装形成。

2.根据权利要求1所述的动力锂离子电池用煤基复合负极材料，其特征在于：所述动力锂离子电池用煤基复合负极材料平均粒径D50为17.0～22.0μm，比表面积为5.78～7.24m2/g。

3.根据权利要求1所述的动力锂离子电池用煤基复合负极材料，其特征在于：所述介孔碳纳米孔的孔径在50nm以下。

4.根据权利要求1所述的动力锂离子电池用煤基复合负极材料，其特征在于：所述无烟煤采用宁夏太西煤。

5.一种动力锂离子电池用煤基复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

一、粉碎

室温下，将质量含碳量大于97％的无烟煤，进行粉碎，至平均粒径D50为2.0～8.0μm，得到无烟煤微粉；

二、配料混合

将无烟煤微粉、可碳化粘结剂和轻金属卤盐按质量比100：2.0～20.0：1.0～7.5，进行固相物理混合，混合温度为25～200℃，升温速率为0～5℃/min，转速为300～1100rpm，混合时间30～180min，得到混合物料；所述可碳化粘结剂为呋喃树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、聚丙烯腈、丁苯橡胶、石油沥青和煤沥青中的一种以上；所述轻金属卤盐为氯化钠、氟化钠、溴化钠、氯化钾、氟化钾和溴化钾中的一种以上；

三、压坯

将混合物料锻压，锻压压强为10～100MPa，锻压时间为0.5～10小时，获得直径300×高度200mm的坯体；

四、高温石墨化

将坯体置于炉中，通入保护性气体，流量为1.0～2.5m3/h，以5～15℃/min的升温速度，升温至2000～3000℃，保持时间为3～9h，进行高温石墨化处理，然后在炉内自然冷却至室温，粉碎筛分，得到煤基负极材料前驱体；

五、包覆固化

将煤基负极材料前驱体、可溶性酚醛树脂、造孔添加剂按质量比100：5.0～15.0：0.5～5.0，分散于醇溶剂中得到的溶液，溶液的质量浓度为20～50％，搅拌转速300～1000r/min，搅拌时间30～60min，进行液相混合，液相混合后固化，得到包覆有酚醛树脂的煤基负极材料前驱体；所述造孔添加剂为乙氧基和丙氧基组成的两性三嵌段共聚物；

六、热解

将包覆有酚醛树脂的煤基负极材料前驱体置于炉中，在保护性气体的气氛下，流量为0.4～1.4m3/h，以升温速度1.5～5℃/min，至热解温度800～1100℃，时间0.5～2.5h，进行恒温热解处理，然后在炉内自然冷却至室温，粉碎分级，得到动力锂离子电池用煤基复合负极材料。

6.根据权利要求5所述的动力锂离子电池用煤基复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述无烟煤采用宁夏太西煤。

7.根据权利要求5所述的动力锂离子电池用煤基复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一的粉碎用万能粉碎机、机械粉碎机、气流粉碎机、超微粉碎机或球磨粉碎机；所述步骤二固相混合设备采用双搅拌双加热混捏机、V型混合机、滚筒混合机、锥形混合机或机械融合机；所述步骤三锻压采用的锻压设备为压力机、液压机、单臂式自由锻液气锤、双臂式自由锻液气锤或压片机；所述步骤四高温石墨化，将坯体置于中频感应石墨化炉中；所述步骤六热解，将包覆有酚醛树脂的煤基负极材料前驱体置于高温气氛炉中。

8.根据权利要求5所述的动力锂离子电池用煤基复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四的保护性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种以上；所述步骤六的保护性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气中的一种以上。