[发明专利]一种用于锂离子电池的高性能石墨负极材料，及其制备方法和应用

说明书

本发明属于石墨负极材料技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池的高性能石墨负极材料，及其制备方法和应用。本发明通过先石墨粉破碎，接着与包覆层物料混合，最终成型后再筛分除磁的方式，制得高性能的石墨负极材料。本发明具有石墨负极材料的制备工艺简单有效，工艺操作节能高效，以及制备所得的石墨负极材料包覆层结构稳定性好、各向同性好，锂离子嵌入脱出效率高，以及倍率性能和循环性能突出的优点。

技术领域

本发明属于石墨负极材料技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池的高性能石墨负极材料，及其制备方法和应用。

背景技术

石墨材料，目前是锂离子电池负极的主要材料，而石墨材料又分天然石墨和人造石墨，后者价格相对较高，暂且不考虑，而前者存在颗粒大小不一、表面缺陷较多，以及与电解液之间的相容性较差的问题，若天然石墨直接制成锂离子电池负极，则表现为容量降低、循环寿命较短，所以市场上急需一种复合的石墨材料，来制备锂离子电池负极，以达到相对较高的倍率性能，以及循环性能。

专利公开号为CN 110707314 A，公开日为2020.01.17的中国发明专利公开了一种硅碳复合锂离子电池负极材料及其制备方法，包括以下步骤：将微米硅及分散剂加入溶剂中，研磨得到纳米硅浆料1；将碳基体加入纳米硅浆料1中，搅拌得到混合浆料2；其中碳基体为扁平化的人造石墨、扁平化的天然石墨和扁平化的中间相碳微球中的一种或几种；将混合浆料2干燥，加入融合机融合，与包覆剂混合，造粒，置于保护气氛中进行热处理，置于保护气氛中高温碳化处理，破碎、分级、除磁，即得到所述硅碳复合负极材料。

但是该发明专利中的锂离子电池负极材料存在综合性能较差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂离子电池的高性能石墨负极材料，及其制备方法和应用，其能通过先石墨粉破碎，接着与包覆层物料混合，最终成型后再筛分除磁的方式，制得高性能的石墨负极材料。本发明具有石墨负极材料的制备工艺简单有效，工艺操作节能高效，以及制备所得的石墨负极材料包覆层结构稳定性好、各向同性好，锂离子嵌入脱出效率高，以及倍率性能和循环性能突出的优点。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种用于锂离子电池的高性能石墨负极材料，包括多孔石墨粉，以及位于所述多孔石墨粉表面的包覆层，所述多孔石墨粉的中值粒径为16-19μm，压实密度≥1.4g/cm³，所述石墨负极材料的首次容量≥353mAh/g，首次效率≥91%。

在本发明中，多孔石墨粉的粒径范围为12-25μm，保证整体规格的稳定性，而所述石墨负极材料使用1000次后效率≥87%，这是远高于现有技术的，体现了本发明中石墨负极材料循环性能突出的优点。

进一步优选的技术方案在于：所述多孔石墨粉的孔隙率为35-38%，所述包覆层的材质包括石油沥青或煤沥青，所述包覆层的厚度为0.5-1.2μm。

在本发明中，所述包覆层用于覆盖多孔石墨粉上的各种不规整的缺陷，以进一步提高石墨负极材料的电化学性能，例如各向同性，而所述多孔石墨粉自身的高孔隙率特点，则是石墨材料高容量、高密度的基础。

一种用于锂离子电池的高性能石墨负极材料的制备方法，依次包括以下步骤：

S1、将多孔石墨粉原料粗破碎，得到合格的所述多孔石墨粉；

S2、将包覆层原料混合，得到包覆层物料；

S3、将所述多孔石墨粉与所述包覆层物料混合，制得石墨负极粗材料；

S4、对所述石墨负极粗材料进行筛分除磁操作，得到最终的所述石墨负极材料。

在本发明的步骤S1中，所述多孔石墨粉采用压实密度相对较高、孔隙率相对较大的优质球型石墨粉，粗破碎操作采用现有的球磨粉碎机，按照现有的粉碎工艺进行操作。