CN112542578A - 锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法 - Google Patents

锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法，通过原料准备，粉碎，改性出改性物E和改性物F、石墨化处理、改性物E和改性物F按质量比为5:5‑3:7进行复合造粒复合造粒，制备出锂离子电池复合石墨负极材料。将天然石墨用高精制沥青进行包覆改性，针状焦用煤焦油进行包覆改性，再经过高温石墨化及复合造粒生产一种动力型高功率锂离子电池负极材料，本方法有效抑制天然石墨充放电过程中的高膨胀性，发挥了天然石墨高比能的原料特性，并充分的发挥了针状焦的高功率特性，提高锂离子电池的续航里程。

Description

锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法，属于锂离子电池负极材料生产加工领域。
背景技术
目前，以锂离子电池为主要表现形式的电化学储能，由于其环境友好，循环寿命长，自放电小，能量密度相对其他类电池高的特点，受到了极大的青睐。但是，新能源动力电池容量比相对较小，续航里程一直还在困扰着新能源动力电池汽车的发展，已经成为瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法，将天然石墨用高精制沥青进行包覆改性，针状焦用煤焦油进行包覆改性，再经过高温石墨化及复合造粒生产一种动力型高功率锂离子电池负极材料，本方法有效抑制天然石墨充放电过程中的高膨胀性，发挥了天然石墨高比能的原料特性，并充分的发挥了针状焦的高功率特性，提高锂离子电池的续航里程。
为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：锂离子电池复合石墨负极材料，包括改性物E和改性物F，改性物E中石油沥青基焦炭含量为3%-15%，微米级球状天然石墨含量为85%-97%，改性物F为改性包覆结构，外层为软炭，内部为微米级针状焦类球形颗粒物料，软炭：微米级针状焦类球形颗粒物料=1-15:99-85，改性物E与改性物F进行复合造粒，质量比为改性物E：改性物F=5:5-3:7。
锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，
步骤一：准备原料：原料A为天然石墨；
原料B为煤系针状焦；
原料C为精制沥青，中粒粒径≤5μm；
原料D为煤焦油；
步骤二：将原料A粉碎成中粒粒径为5μm-18μm的类球形物料；
步骤三：将原料B粉碎成中粒粒径为7.5μm-20.5μm的类球形物料；
步骤四：在反应釜中，将步骤二加工后的原料A通过原料C进行表面改性，得改性物E；
步骤五：在炭化炉中，将步骤三加工后的原料B通过原料D进行改性包覆，得改性物F；
步骤六：将步骤四和步骤五中加工后的改性物E和改性物F放入石墨化炉中，在高温条件下进行石墨化处理；
步骤七：步骤六后分级处理，得到中粒粒径为6μm-17μm的改性物E，得到中粒粒径为9.5μm-22.5μm改性物F；
步骤八：步骤七后，经粒度调整，改性物E和改性物F按质量比为5:5-3:7进行复合造粒，得到锂离子电池复合石墨负极材料。采用的天然石墨具有自然储量大，价格低廉优势，采用的沥青为精制沥青，有效排除沥青油分中所含杂质对产品的干扰性，提高产品的纯度。
所述的步骤四中的反应釜的反应温度为580℃-630℃。
所述的步骤五中炭化炉中的反应温度为900℃-1200℃。
所述的步骤六中反应温度为3000℃-3100℃。
所述的步骤四中原料A与原料C的质量比为A：C=90:10或95:5。
所述的步骤五中原料B与原料D的质量比为B：D=97:3或96:4。
本发明带来的有益效果为：包覆材料占比小，有效改善了材料的表面缺陷，形成致密的SEI膜，即固体电解质界面膜，降低在充放电过程中的高膨胀性，提高产品的循环性能。
整个操作流程简单，性价比较高，适合规模性生产。
具体实施方式
锂离子电池复合石墨负极材料，包括改性物E和改性物F，改性物E中石油沥青基焦炭含量为3%-15%，微米级球状天然石墨含量为85%-97%，改性物F为改性包覆结构，外层为软炭，内部为微米级针状焦类球形颗粒物料，软炭：微米级针状焦类球形颗粒物料=1-15:99-85，改性物E与改性物F进行复合造粒，质量比为改性物E：改性物F=5:5-3:7。
实施例1：取原料A ，180kg粉碎成D50=8um。取辅料C，20kg进行冷混，再利用反应釜进行改性处理。反应釜温度控制在600℃，维持240min，得到改性物E。
取原料B, 194kg 粉碎成D50=11um，取辅料D,6kg在950℃的炭化炉中进行炭化处理，有效对针状焦进行表面的改性处理,得到改性物F。
分别采用散装方式装炉，对两种改性料进行石墨化处理。石墨化温度控制在3000-3100度。
出炉后料进行分级处理，中位粒径分别控制在12-13um和11.5-12.5um之间。
E和F分别经过自混合，交叉混合后，采用E:F=1:1的比例进行二次造粒。
最后得到成品，采用本方法所得产品放电容量为 365.6 mAh/g，放电效率92.0％。
实施例2：取原料A ，180kg粉碎成D50=12um。取辅料C，20kg进行冷混，再利用反应釜进行改性处理。反应釜温度控制在630℃，维持240min，得到改性物E。
取原料B, 194kg 粉碎成D50=7.5um，取辅料D,6kg在920℃的炭化炉中进行炭化处理，有效对针状焦进行表面的改性处理,得到改性物F。
分别采用散装方式装炉，对两种改性料进行石墨化处理。石墨化温度控制在3000-3100度。
出炉后料进行分级处理，中位粒径分别控制在14-15um和8.5-10um之间。
E和F分别经过自混合，交叉混合后，采用E:F=1:1的比例进行二次造粒。
最后得到成品，采用本方法所得产品放电容量为363.2mAh/g，放电效率为 92.3％。
实施例3：取原料A ，190kg粉碎成D50=10um。取辅料C，10kg进行冷混，再利用反应釜进行改性处理。反应釜温度控制在600℃，维持240min，得到改性物E
取原料B, 192kg 粉碎成D50=9um，取辅料D,8kg在950℃的炭化炉中进行炭化处理，有效对针状焦进行表面的改性处理,得到改性物F。
分别采用散装方式装炉，对两种改性料进行石墨化处理。石墨化温度控制在3000-3100度。
出炉后料进行分级处理，中位粒径分别控制在12-14um和11-12um之间。
E和F分别经过自混合，交叉混合后，采用E:F=1:1的比例进行二次造粒。
最后得到成品，采用本方法所得产品放电容量为 360.5 mAh/g，放电效率为92.1％。
以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.锂离子电池复合石墨负极材料，其特征在于：包括改性物E和改性物F，改性物E中石油沥青基焦炭含量为3%-15%，微米级球状天然石墨含量为85%-97%，改性物F为改性包覆结构，外层为软炭，内部为微米级针状焦类球形颗粒物料，软炭：微米级针状焦类球形颗粒物料=（1-15）：（99-85），改性物E与改性物F进行复合造粒，质量比为改性物E：改性物F=5:5-3:7。
2.如权利要求1所述的锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：准备原料：原料A为天然石墨；
原料B为煤系针状焦；
原料C为精制沥青，中粒粒径≤5μm；
原料D为煤焦油；
步骤二：将原料A粉碎成中粒粒径为5μm-18μm的类球形物料；
步骤三：将原料B粉碎成中粒粒径为7.5μm-20.5μm的类球形物料；
步骤四：在反应釜中，将步骤二加工后的原料A通过原料C进行表面改性，得改性物E；
步骤五：在炭化炉中，将步骤三加工后的原料B通过原料D进行改性包覆，得改性物F；
步骤六：将步骤四和步骤五中加工后的改性物E和改性物F放入石墨化炉中，在高温条件下进行石墨化处理；
步骤七：步骤六后分级处理，得到中粒粒径为6μm-17μm的改性物E，得到中粒粒径为9.5μm-22.5μm改性物F；
步骤八：步骤七后，经粒度调整，改性物E和改性物F按质量比为5:5-3:7进行复合造粒，得到锂离子电池复合石墨负极材料。
3.如权利要求2所述的锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤四中的反应釜的反应温度为580℃-630℃。
4.如权利要求2所述的锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中炭化炉中的反应温度为900℃-1200℃。
5.如权利要求2所述的锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤六中反应温度为3000℃-3100℃。
6.如权利要求2所述的锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，其特征在在于：所述的步骤四中原料A与原料C的质量比为A：C=90:10或95:5。
7.如权利要求2所述的锂离子电池复合石墨负极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤五中原料B与原料D的质量比为B：D=97:3或96:4。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1702892A (zh) * 2005-04-20 2005-11-30 深圳市贝特瑞电子材料有限公司 锂离子二次电池的复合石墨负极材料及其制备方法
CN103794765A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 上海杉杉科技有限公司 一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
CN107651680A (zh) * 2017-09-07 2018-02-02 福建杉杉科技有限公司 一种锂离子电池负极材料的制备方法
US20190039909A1 (en) * 2016-03-17 2019-02-07 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. Method for manufacturing artificial graphite electrode
CN111232968A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 上海杉杉科技有限公司 一种复合石墨负极材料、锂离子二次电池、制备方法和应用
CN111646466A (zh) * 2020-03-23 2020-09-11 万向一二三股份公司 一种高容量高压实快充复合石墨负极材料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1702892A (zh) * 2005-04-20 2005-11-30 深圳市贝特瑞电子材料有限公司 锂离子二次电池的复合石墨负极材料及其制备方法
CN103794765A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 上海杉杉科技有限公司 一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
US20190039909A1 (en) * 2016-03-17 2019-02-07 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. Method for manufacturing artificial graphite electrode
CN107651680A (zh) * 2017-09-07 2018-02-02 福建杉杉科技有限公司 一种锂离子电池负极材料的制备方法
CN111232968A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 上海杉杉科技有限公司 一种复合石墨负极材料、锂离子二次电池、制备方法和应用
CN111646466A (zh) * 2020-03-23 2020-09-11 万向一二三股份公司 一种高容量高压实快充复合石墨负极材料及其制备方法

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