本发明涉及人造石墨，尤其涉及一种高性能人造石墨及其制备方法、应用。
背景技术：
1、人造石墨是由炭质原料经高温石墨化处理得到。目前，在人造石墨的制备过程中，一般需要经机械研磨、整形等处理，需要经过多次分级，然后收集符合要求的中间产品；每次分级后会剩下很多尾料细粉，其振实密度低、粒径小，不能作为人造石墨用于锂离子电池中，常作为废料；容易造成资源浪费。并且现有方法制得的人造石墨的振实密度、石墨化程度等较低，会导致其用于锂离子电池时的电化学性能较低。而且振实密度较低还会影响到物料的装炉量，会降低石墨化炉的产能。
技术实现思路
1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高性能人造石墨及其制备方法、应用，本发明制得的人造石墨具有较高的振实密度，并且其用于锂离子电池时具有良好的电化学性能。
2、本发明提出了一种高性能人造石墨，所述高性能人造石墨中均匀分布有改性石墨烯；
3、在改性石墨烯的制备过程中，将季铵盐接枝改性氧化石墨烯与纳米炭黑在水中分散均匀，静置，固液分离，得到改性石墨烯。
4、优选地，在改性石墨烯的制备过程中，季铵盐接枝改性氧化石墨烯与纳米炭黑的重量比为1:0.5-0.6；室温静置1-3h。
5、纳米炭黑带有负电荷与带正电荷的季铵盐接枝改性氧化石墨烯在水溶液中实现静电组装，使得纳米炭黑负载在石墨烯表面；这种结构使得炭黑均匀分散，并且炭黑的负载也避免了石墨烯的团聚，使其与粘结剂、颗粒2等物质具有良好的分散性。
6、上述季铵盐接枝改性氧化石墨烯可以为十六烷基三甲基溴化铵改性氧化石墨烯、十二烷基三甲基溴化铵改性氧化石墨烯等。
7、优选地，高性能人造石墨的振实密度为0.95-1.01g/cm3。
8、本发明还提出了上述高性能人造石墨的制备方法，包括如下步骤：
9、s1、取原料焦与粘结剂造粒得到颗粒1；将颗粒1与尾料细粉混匀，炭化，整形，石墨化得到颗粒2；
10、s2、将改性石墨烯与粘结剂加热混匀，再与颗粒2混匀造粒，炭化，整形得到高性能人造石墨。
11、本发明选用适宜粒径的颗粒1和尾料细粉，并调节二者的配比，提高颗粒2的振实密度；然后选用分散性良好的改性石墨烯与粘结剂、颗粒2配合，通过炭化，进一步提高人造石墨的振实密度。
12、优选改性石墨烯与粘结剂，加热至50-60℃混匀。
13、先将改性石墨烯与粘结剂加热混匀，使得二者均匀分散，由于改性氧化石墨的特殊微观结构，使其在粘结剂中形成复杂的链状结构，抑制炭化时的体积膨胀，两种作用相互配合，提高人造石墨的致密度，降低孔隙率，从而进一步提高人造石墨的振实密度。
14、另外，改性石墨烯与颗粒2经粘结剂粘合，改性石墨烯可以分布在颗粒2的间隙中，进一步提高振实密度；并且炭化后使特殊结构的改性石墨烯在人造石墨颗粒间形成交互联系的网络结构，一方面可以增加人造石墨的导电性，另一方面可以在电极材料中构筑锂离子的传输孔道，从而大幅提高电池的倍率性能和循环性能，并且可以促进炭黑、石墨烯与颗粒2、粘结剂的界面结合，提高最终的石墨化程度和结构完整度。
15、优选地，原料焦为针状焦、石油焦中的至少一种；粘结剂为煤沥青、石油沥青、中间相沥青、改质沥青中的至少一种。
16、优选地，尾料细粉为制造人造石墨时筛分分级剩余的细粉；颗粒1与尾料细粉的重量比为100:3-4。
17、优选地，尾料细粉的振实密度为0.42-0.47g/cm3；尾料细粉的d50为3-3.5μm；颗粒1的d50为18-18.5μm。
18、调节颗粒1和尾料细粉的粒径，可以进一步提高人造石墨的振实密度。
19、优选地，在s1中，原料焦和粘结剂的重量比为8-8.5:1.5-2。
20、优选地，在s1、s2中，炭化温度为950-1000℃，炭化时间为10-12h。
21、优选地，在s2中，改性石墨烯、粘结剂、颗粒2重量比为0.1-0.15:1:9。
22、上述原料焦的振实密度≤0.6g/cm3；上述在s1中，石墨化温度优选2800-3000℃，石墨化时间优选7-8h。
23、本发明还提出了上述高性能人造石墨在锂离子电池负极中的应用。
24、有益效果：
25、1.纳米炭黑带有负电荷与带正电荷的季铵盐接枝改性氧化石墨烯在水溶液中实现静电组装，使得纳米炭黑负载在石墨烯表面；这种结构使得炭黑均匀分散，并且炭黑的负载也避免了石墨烯的团聚，使其与粘结剂、颗粒2等物质具有良好的分散性。
26、2.选用适宜粒径的颗粒1和尾料细粉，并调节二者的配比，提高颗粒2的振实密度；然后选用分散性良好的改性石墨烯与粘结剂、颗粒2配合，通过炭化，进一步提高人造石墨的振实密度；并且使用尾料细粉可以节约成本。
27、3.先将改性石墨烯与粘结剂加热混匀，使得二者均匀分散，由于改性氧化石墨的特殊微观结构，使其在粘结剂中形成复杂的链状结构，抑制炭化时的体积膨胀，两种作用相互配合，提高人造石墨的致密度，降低孔隙率，从而进一步提高人造石墨的振实密度。
28、4.改性石墨烯与颗粒2经粘结剂粘合，改性石墨烯可以分布在颗粒2的间隙中，进一步提高振实密度；并且炭化后使特殊结构的改性石墨烯在人造石墨颗粒间形成交互联系的网络结构，一方面可以增加人造石墨的导电性，另一方面可以在电极材料中构筑锂离子的传输孔道，从而大幅提高电池的倍率性能和循环性能，并且可以促进炭黑、石墨烯与颗粒2、粘结剂的界面结合，提高最终的石墨化程度和结构完整度。
1.一种高性能人造石墨，其特征在于，所述高性能人造石墨中均匀分布有改性石墨烯；
2.根据权利要求1所述高性能人造石墨，其特征在于，在改性石墨烯的制备过程中，季铵盐接枝改性氧化石墨烯与纳米炭黑的重量比为1:0.5-0.6；室温静置1-3h。
3.一种如权利要求1或2所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，原料焦为针状焦、石油焦中的至少一种；粘结剂为煤沥青、石油沥青、中间相沥青、改质沥青中的至少一种。
5.根据权利要求3或4所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，尾料细粉为制造人造石墨时筛分分级剩余的细粉；颗粒1与尾料细粉的重量比为100:3-4。
6.根据权利要求3或4所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，尾料细粉的振实密度为0.42-0.47g/cm3；尾料细粉的d50为3-3.5μm；颗粒1的d50为18-18.5μm。
7.根据权利要求3或4所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，在s1中，原料焦和粘结剂的重量比为8-8.5:1.5-2。
8.根据权利要求3或4所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，在s1、s2中，炭化温度为950-1000℃，炭化时间为10-12h。
9.根据权利要求3或4所述高性能人造石墨的制备方法，其特征在于，在s2中，改性石墨烯、粘结剂、颗粒2重量比为0.1-0.15:1:9。
10.一种如权利要求1或2所述高性能人造石墨在锂离子电池负极中的应用。