一种快充锂电负极材料及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子负极材料，尤其涉及一种快充锂电负极材料及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池现阶段商用的负极材料主要有石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅碳和硅氧几种，锂电池厂商依据电池的使用条件不同选择相应的负极材料，其中石墨可兼顾大部分使用领域，但涉及超高能量密度时，会选择硅基负极材料，安全要求较高时会选择钛酸锂，超低温倍率循环条件下，硬碳和软碳负极作为主要使用的负极材料，表现出良好的性能。

2、近年来，特别是汽车电动时代的到来，汽车对电池快充性能要求不断提升，纯电需要负极材料满足1-2c充电要求，插电需要负极材料满足3-5c充电要求，且倍率性能要求还在不断提升。目前，中间相炭微球，小粒径沥青焦、等方焦等碳化包覆品能满足5c充电要求，但倍率再往上提升就需把粒度进一步细化，会导致材料压实低。因此，急需开发出兼具能力密度、快充性能的石墨负极材料；硬碳作为最早使用在商用锂离子电池上的负极材料，其内部发达的孔隙结构较石墨有着更优的动力学性能；如今市场上的硬碳负极可分为生物质基、树脂基、沥青基和无烟煤类，生物质来源广泛，但杂质含量高，需要酸洗处理，工艺相对复杂，此外，硬碳压实低、容量低、首效低，因此，本发明通过树脂与沥青复合制备前驱体，以该前驱体为基础制备负极材料，该材料综合了石墨高容量、高首效，硬碳快速充电能力特点。

技术实现思路

1、为解决上述现有背景技术问题，本发明提供了一种快充锂电负极材料及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种快充锂电负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、（1）将沥青、树脂加热熔融并均质后冷却得到前驱体a；

5、（2）将前驱体a置于箱式气氛炉中，在n2保护下预碳化后得到前驱体b；

6、（3）对前驱体b进行粉碎分级，选取粒度最小值≥1.0μm，d50为8～9μm，最大值≤45μm的粉体，得到前驱体c；

7、（4）对前驱体c进行粉碎分级，选取粒度最小值≥2μm，d50为9～11μm，最大值≤45μm的粉体，得到前驱体d；

8、（5）将前驱体d投入小石墨坩埚中，装入石墨化炉进行石墨化，冷却出炉后得到所需快充锂电负极材料。

9、优选的，所述步骤（1）中树脂为热塑性酚醛树脂，沥青软化点温度为80～150℃，树脂与沥青质量比值为0.5～2：1。

10、优选的，所述步骤（1）中所述加热熔融并均质采用捏合机、螺杆挤出机或加热搅拌釜中的一种。

11、优选的，所述步骤（2）中所述箱式气氛炉在n2保护下以6～10℃/min速率升温至500～800℃，保温2～3小时，预碳化后挥发分为4～8%。

12、优选的，所述步骤（5）中所述石墨化温度为2500～3000℃，石墨化度为89～91%。

13、本发明还提供了一种由上述制备方法制备的快充锂电负极材料。

14、优选的，所述快充锂电负极材料的比表面积为1～3m2/g，振实密度≥1.0g/cc。

15、本发明还提供了一种包括上述快充锂电负极材料的快充锂电池。

16、相对于现有技术，本发明的有益效果为：1）本发明快充锂电负极材料比表面积为1～3m2/g，振实密度≥1.0g/cc；2）本发明快充锂电负极材料在0.1c半电池首次可逆容量可达320mah/g，首次库伦效率≥91%；3）本发明快充锂电负极材料综合了石墨高容量、高首效，硬碳快速充电能力特点，满足快充锂电负极材料使用要求；4）本发明的制备方法工艺简单易操作，原料来源广泛且成本低，满足工业化生产。

技术特征：

1.一种快充锂电负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种快充锂电负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中树脂为热塑性酚醛树脂，沥青软化点温度为80～150℃，树脂与沥青质量比值为0.5～2：1。

3.根据权利要求1所述的一种快充锂电负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中所述加热熔融并均质采用捏合机、螺杆挤出机或加热搅拌釜中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种快充锂电负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中所述箱式气氛炉在n2保护下以6～10℃/min速率升温至500～800℃，保温2～3小时，预碳化后挥发分为4～8%。

5.根据权利要求1所述的一种快充锂电负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中所述石墨化温度为2500～3000℃，石墨化度为89～91%。

6.一种快充锂电负极材料，其特征在于：所述快充锂电负极材料为权利要求1～5任一项所述的制备方法制得。

7.根据权利要求6所述的一种快充锂电负极材料，其特征在于：所述快充锂电负极材料的比表面积为1～3m2/g，振实密度≥1.0g/cc。

8.一种快充锂电池，其特征在于：所述快充锂电池包括权利要求6或7所述的快充锂电负极材料。

技术总结
本发明公开了一种快充锂电负极材料及其制备方法，该快充锂电负极材料的制备方法包括如下步骤：（1）将沥青、树脂加热熔融并均质后冷却得到前驱体A；（2）前驱体A在N2保护下预碳化；（3）粉碎分级；（4）石墨化，得到所需快充锂电负极材料。本发明快充锂电负极材料比表面积为1‑3m<supgt;2</supgt;/g，振实密度≥1.0g/cc；在0.1C半电池首次可逆容量可达320mAh/g，首次库伦效率≥91%；本发明快充锂电负极材料综合了石墨高容量、高首效，硬碳快速充电能力特点，满足快充锂电负极材料使用要求；原材料来源广泛，工艺简单，满足工业化生产。

技术研发人员：张小广,李应龙,褚相礼
受保护的技术使用者：江西正拓新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21