本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别涉及一种快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法。
背景技术：
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点，在手机、笔记本电脑、电动车等领域得到广泛应用；但是，用户对锂离子电池的快充性能要求也日益提高。现有技术中，主要通过在石墨颗粒外侧设置改性剂(如，沥青)来达到改性目的，从而用于快充锂离子电池负极。实际应用中，难以均匀地将石墨颗粒包覆改性剂，性能提高幅度有限，难以满足用户的实际要求。因此，有必要提出一种新的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法，能够进一步地提高石墨负极材料的性能，满足用户对锂离子电池日益提高的要求。
可见，现有技术还有待改进和提高。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法，旨在解决现有技术中通过改性剂包覆石墨颗粒性能一般的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎并进行筛分获得筛下物，所述原料为石油焦或针状焦；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂混合得到粉体，改性剂为沥青或树脂；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛、100～250℃的条件下处理3～5小时。
所述的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法中，步骤(1)中的筛下物为100～400目筛下物。
所述的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法中，步骤(2)中石墨化温度为2800～3200℃。
所述的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法中，步骤(2)中氨气的流量为0.4～0.5m3/h。
所述的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法中，步骤(2)中氨气的压力为0.4～0.6mpa。
所述的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法中，步骤(3)中通过vc混合机将石墨一次颗粒和改性剂混合，混合时间为20～30分钟。
所述的快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法中，步骤(4)中碳化炉内温度以5℃/min的速率升至100～250℃。
有益效果：本发明提供了一种快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法，相比现有技术，本发明中在氨气流的条件下进行石墨化，实现对石墨颗粒进行氮掺杂的目的，由于氮原子电负性高于碳原子，氮掺杂的碳层和锂之间形成更强的相互作用，这可能有利于锂离子嵌入，提高石墨容量和快充性能。此外，本发明将改性剂液化并填充到石墨颗粒的空隙中，避免传统技术中石墨颗粒外层的改性剂包覆不均匀，从而加强石墨颗粒辊压后的结构稳定性，辊压过程中，力的传导更快、更均匀，增强极片的倍率性能及循环性能，更有利于锂离子的内部扩散，从而进一步增强快充性能。
具体实施方式
本发明提供一种快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种快充锂离子电池用的石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料粉碎并进行筛分获得筛下物，所述原料为石油焦或针状焦；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂混合得到粉体，改性剂为沥青或树脂；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛、100～250℃的条件下处理3～5小时。
上述步骤(2)中，氨气热分解产生活性氮原子，不断扩散渗入到石墨颗粒中从而实现对石墨颗粒进行氮掺杂的目的。上述步骤(3)中的沥青或树脂的软化点为100～250℃，通过步骤(4)的加热处理，改性剂颗粒液化吸附在石墨颗粒基面上。
优选地，步骤(1)中的筛下物为100～400目筛下物。
优选地，步骤(2)中石墨化温度为2800～3200℃。
优选地，步骤(2)中氨气的流量为0.4～0.5m3/h。
优选地，步骤(2)中氨气的压力为0.4～0.6mpa。
优选地，步骤(3)中通过vc混合机将石墨一次颗粒和改性剂混合，混合时间为20～30分钟。
优选地，步骤(4)中碳化炉内温度以5℃/min的速率升至100～250℃。
为了便于理解，以下举实施例进一步说明。
实施例1
(1)将原料粉碎并进行筛分，获得100目筛下物，所述原料为石油焦；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；石墨化温度为2800℃；氨气的流量为0.4m3/h；氨气的压力为0.4mpa；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂通过vc混合机混合得到粉体，混合时间为20分钟，改性剂为沥青；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛下，碳化炉内温度以5℃/min的速率升至100℃，保温3小时。
实施例2
(1)将原料粉碎并进行筛分，获得300目筛下物，所述原料为针状焦；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；石墨化温度为3000℃；氨气的流量为0.45m3/h；氨气的压力为0.5mpa；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂通过vc混合机混合得到粉体，混合时间为25分钟，改性剂为树脂；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛下，碳化炉内温度以5℃/min的速率升至200℃，保温4小时。
实施例3
(1)将原料粉碎并进行筛分，获得400目筛下物，所述原料为针状焦；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；石墨化温度为3200℃；氨气的流量为0.5m3/h；氨气的压力为0.6mpa；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂通过vc混合机混合得到粉体，混合时间为30分钟，改性剂为树脂；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛下，碳化炉内温度以5℃/min的速率升至250℃，保温5小时。
实施例4
(1)将原料粉碎并进行筛分，获得300目筛下物，所述原料为石油焦或；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；石墨化温度为2800℃；氨气的流量为0.5m3/h；氨气的压力为0.6mpa；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂通过vc混合机混合得到粉体，混合时间为20分钟，改性剂为沥青；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛下，碳化炉内温度以5℃/min的速率升至200℃，保温4小时。
实施例5
(1)将原料粉碎并进行筛分，获得400目筛下物，所述原料为针状焦；
(2)将筛下物在氨气流的条件下进行石墨化处理，得到石墨一次颗粒；石墨化温度为3000℃；氨气的流量为0.42m3/h；氨气的压力为0.5mpa；
(3)将步骤(2)所得的石墨一次颗粒与改性剂通过vc混合机混合得到粉体，混合时间为30分钟，改性剂为树脂；
(4)将步骤(3)所得的粉体进行送至碳化炉，在氮气气氛下，碳化炉内温度以5℃/min的速率升至250℃，保温3小时。
将上述实施例1～5所得的石墨负极材料振实密度、扣电池容量、10c可逆容量等性能进行测试，结果如下：
通过上述分析，相比现有技术，本发明中在氨气流的条件下进行石墨化，实现对石墨颗粒进行氮掺杂的目的，由于氮原子电负性高于碳原子，氮掺杂的碳层和锂之间形成更强的相互作用，这可能有利于锂离子嵌入，提高石墨容量和快充性能。此外，本发明将改性剂液化并填充到石墨颗粒的空隙中，避免传统技术中石墨颗粒外层的改性剂包覆不均匀，从而加强石墨颗粒辊压后的结构稳定性，辊压过程中，力的传导更快、更均匀，增强极片的倍率性能及循环性能，更有利于锂离子的内部扩散，从而进一步增强快充性能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。