CN112952070A - 一种石墨锂电池负极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及负极材料加工技术领域，公开了一种石墨锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：取天然石墨经过球形化处理得到球形石墨；在球形石墨表面均匀涂覆包含金属元素的化合物，并热处理，得到多孔球形石墨；将多孔球形石墨与粘结剂加入搅拌釜内混合搅拌，将得到的混合物加入碳化炉中，通入惰性气体并进行碳化处理；将碳化品打散、筛分、除磁后，得到石墨负极材料；本发明制备的天然石墨材料具有完整的包覆外壳，可有效保护内部石墨不受外界电解液的侵蚀，同时，在包覆前进行热处理造孔工作，使球形石墨表面形成较多孔隙提高了石墨负极的电容量，本工艺流程简单，条件可控，有效降低了生产成本，更利于工业化生产。

Description

一种石墨锂电池负极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池负极材料加工技术领域，具体为一种石墨锂电池负极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池以其工作电压高、能量密度高、充放电效率高、无记忆效应、自放电小、绿色无污染等优点，被认为是21世纪最理想的能源；
负极材料是锂离子电池重要的组成部分，目前锂离子负极材料主要采用石墨进行生产制造，中国专利CN102082272A公开了一种含硬碳包覆的锂离子电池负极材料及其制备方法，其制备方法主要是将石墨与包覆材料充分混合后，在惰性气氛保护下进行热处理，保温0.5-6小时后冷却，再在惰性气氛保护下进行二次高温石墨化处理；
该制备方法在混合、石墨化处理完毕后，再进行粉碎分筛，会造成负极材料表面包覆不完整，从而影响后续使用效果，使用不方便。
发明内容
为了满足消费者随时随地可以食用的需求，本发明提供了一种石墨锂电池负极材料及其制备方法，解决了现有制备工艺包覆不完整，后期使用性能低的问题。
为了满足上述需求，本发明采用如下技术方案：一种石墨锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、整形：取天然石墨经过球形化处理得到球形石墨；
S2、造孔：在球形石墨表面均匀涂覆包含金属元素的化合物，得到复合物，并将复合物在含氧气氛中热处理，得到多孔球形石墨；
S3、混合：将S2得到的多孔球形石墨与粘结剂加入搅拌釜内混合搅拌，得到混合物；
S4、碳化：将S3得到的混合物加入碳化炉中，通入惰性气体并进行碳化处理，得到碳化品；
S5：整理：将S4得到的碳化品打散、筛分、除磁后，得到石墨负极材料。
优选的，所述粘结剂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂中的任意一种。
优选的，步骤S2中热处理温度为450～480℃，热处理时间为5～40h。
优选的，步骤S3中所述多孔球形石墨与所述粘结剂的重量比为1:0.06～0.25。
优选的，步骤S3中搅拌时间为60～80min。
优选的，步骤S4中碳化焙烧温度为900～1200℃。
优选的，步骤S4中所述惰性气体为氮气、氩气、氖气以及氦气中的任意一种。
优选的，步骤S2中所述含氧气氛由包含氧气的混合气体构成，含氧气氛可用空气。
一种石墨锂电池负极材料，所述石墨锂电池负极材料是通过所述的石墨锂电池负极材料的制备方法制得的。
优选的，所述石墨负极材料的平均粒径为15～45μm、压实密度为0.9～1.1g/cm3。
本发明的有益效果是：
本发明制备的天然石墨材料具有完整的包覆外壳，且包覆均匀，可有效保护内部石墨不受外界电解液的侵蚀，同时，在包覆前进行热处理造孔工作，使球形石墨表面形成较多孔隙，增加了锂离子的进入通过速率，提高了石墨负极的电容量，本发明工艺流程简单，条件可控，有效降低了生产成本，更利于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1
一种石墨锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、整形：取天然石墨经过球形化处理得到球形石墨；
S2、造孔：在球形石墨表面均匀涂覆包含金属元素的化合物，得到复合物，并将复合物在含氧气氛中热处理，热处理温度为450℃，热处理时间为5h，得到多孔球形石墨；
S3、混合：将S2得到的多孔球形石墨与沥青加入搅拌釜内混合搅拌，多孔球形石墨与粘结剂的重量比为1:0.06，搅拌时间为60min，得到混合物；
S4、碳化：将S3得到的混合物加入碳化炉中，通入氮气并进行碳化处理，碳化焙烧温度为900℃，得到碳化品；
S5：整理：将S4得到的碳化品打散、筛分、除磁后，得到石墨负极材料。
石墨负极材料的平均粒径为15μm、压实密度为0.9g/cm3。
实施例2
一种石墨锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、整形：取天然石墨经过球形化处理得到球形石墨；
S2、造孔：在球形石墨表面均匀涂覆包含金属元素的化合物，得到复合物，并将复合物在含氧气氛中热处理，热处理温度为465℃，热处理时间为20h，得到多孔球形石墨；
S3、混合：将S2得到的多孔球形石墨与沥青加入搅拌釜内混合搅拌，多孔球形石墨与粘结剂的重量比为1:0.15，搅拌时间为70min，得到混合物；
S4、碳化：将S3得到的混合物加入碳化炉中，通入氮气并进行碳化处理，碳化焙烧温度为1100℃，得到碳化品；
S5：整理：将S4得到的碳化品打散、筛分、除磁后，得到石墨负极材料。
石墨负极材料的平均粒径为30μm、压实密度为1g/cm3。
实施例3
一种石墨锂电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、整形：取天然石墨经过球形化处理得到球形石墨；
S2、造孔：在球形石墨表面均匀涂覆包含金属元素的化合物，得到复合物，并将复合物在含氧气氛中热处理，热处理温度为480℃，热处理时间为40h，得到多孔球形石墨；
S3、混合：将S2得到的多孔球形石墨与沥青加入搅拌釜内混合搅拌，多孔球形石墨与粘结剂的重量比为1:0.25，搅拌时间为80min，得到混合物；
S4、碳化：将S3得到的混合物加入碳化炉中，通入氮气并进行碳化处理，碳化焙烧温度为1200℃，得到碳化品；
S5：整理：将S4得到的碳化品打散、筛分、除磁后，得到石墨负极材料。
石墨负极材料的平均粒径为45μm、压实密度为1.1g/cm3。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、整形：取天然石墨经过球形化处理得到球形石墨；
S2、造孔：在球形石墨表面均匀涂覆包含金属元素的化合物，得到复合物，并将复合物在含氧气氛中热处理，得到多孔球形石墨；
S3、混合：将S2得到的多孔球形石墨与粘结剂加入搅拌釜内混合搅拌，得到混合物；
S4、碳化：将S3得到的混合物加入碳化炉中，通入惰性气体并进行碳化处理，得到碳化品；
S5：整理：将S4得到的碳化品打散、筛分、除磁后，得到石墨负极材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为沥青、酚醛树脂、环氧树脂中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中热处理温度为450～480℃，热处理时间为5～40h。
4.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述多孔球形石墨与所述粘结剂的重量比为1:0.06～0.25。
5.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中搅拌时间为60～80min。
6.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中碳化焙烧温度为900～1200℃。
7.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述惰性气体为氮气、氩气、氖气以及氦气中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种石墨锂电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述含氧气氛由包含氧气的混合气体构成。
9.一种石墨锂电池负极材料，其特征在于，所述石墨锂电池负极材料是通过权利要求1～7任意一项所述的石墨锂电池负极材料的制备方法制得的。
10.根据权利要求9所述的一种石墨锂电池负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的平均粒径为15～45μm、压实密度为0.9～1.1g/cm3。
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