锂离子动力电池的复合负极材料及其制备方法

专利名称：锂离子动力电池的复合负极材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及了一种锂离子动力电池的复合负极材料及其制备方 法，特别是一种适用于可高倍率充放电的大容量、高功率、长寿命锂 离子动力电池的复合负极材料的配方及其制备方法。
背景技术：
能源和环保是人类社会赖以生存和发展的物质基础。千百年来， 建立在煤炭、石油和天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动 了人类社会的繁荣、进步和发展。但是，随着全球科学技术和经济的 不断发展以及人类文化、生活水平的进一步提高。目前根据众多资料 显示，全球人类前进道路上正面临着严峻的两难困境不可再生的化 石能源将逐渐枯竭；化石能源的大量开采和使用，造成了大气和环境 的严重污染及生态的破坏，此两难困境为人类的生存和发展敲响了警 钟！
面对化石能源的逐渐枯竭和生态环境被日益严重污染破坏，全世 界的有识之士和各国政府都越来越重视新能源。化学电源和可再生能 源的开发、利用，其中锂离子动力电池是目前最具潜力的化学电源。 锂离子动力电池具有单体电压高、比能量大、比功率高、体积小、重
量轻、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应、允许工作温度范围宽、 无污染、维护简单等特性，因此，它是当今人类最理想的移动式蓄电 池，特别是用作摩托车、汽车、轮船、潜艇、飞机等的动力时，可以 实现零排放。因此，锂离子动力电池预计将处于高速发展的态势。
目前国内外有的单位在研发制造锂离子动力电池的过程中，有的 使用已商业化的锂离子电池的低端负极材料，其电池的电性能很难达
到动力电池的标准要求；有的则使用高端负极材料，其生产成本又升 高较多，用户难以接受。众所周知，碳材料作为锂离子电池负极的种 类和来源是异常繁多的，各国学者对适合锂离子嵌入和脱嵌的各种碳 材料进行了大量的试验、研发和选择，有的采用人工石墨碎，有的采 用纯化的天然石墨，有的采用有机裂解炭、低温聚合物裂解炭或中间 相碳微球等。但由于存在动力电池电性能方面的特殊要求，以及一定 型号的电池，其性价比方面的限制，我们认为经实践反复摸索，研发 出的一种复合负极材料，是目前最具有实际应用价值的锂离子动力电 池的负极材料，特别是在动力电池的可高倍率充放电的大容量、高功 率、安全性能、循环寿命和生产成本等方面有重大突破，并成为目前 市场上能满足纯电动摩托车、汽车、轮船、坦克、潜艇设计要求的动 力电池。

发明内容
本发明为解决上述问题，而发明的一种高效、安全、环保和价低 的新型复合负极材料。
本发明的目的达到，是由以下技术方面案实现的锂离子动力电 池的复合负极材料由以下的各组份按质量分数配比而成针状石油 焦80%-87%; B4C: 2%-5%;炭原丝3°/o-8%; C6H1206: 8%誦15%。
本发明的目的还可以通过以下工艺流程实现首先将针状石油焦 进行煅烧、颚破；再将煅后焦与炭原丝、B4C混合送入冲击磨中粉碎 分级；将粒径符合要求的半成品装入石墨坩埚中，并送入石墨化炉中 进行石墨化；将人工石墨与0111206溶液混合、烘干后炭化；将表皮 炭化后的人工石墨进行分散、提纯；最后经检测，合格产品包装入库。 本发明技术具有以下优点
1. 该复合负极材料采用针状石油焦作人造石墨基体、并引入炭原 丝和B4C，不仅大幅度提高了复合负极材料的比容量和大电流充放电 的电性能，而且增强了该负极材料的化学强度，提高了材料的安全性 能、充放电的循环寿命，以及高、低温的环境适应性。
2. 在大型多孔石墨坩埚中装原料粉体，采用内串法石墨化，该法 不仅大幅度提高了原料粉体的石墨化程度，而且杜绝了其它异物混入 粉体中，确保产品的固定碳含量高。
3. 采用0111206进行包覆、炭化，可以大幅减小人工石墨的比表 面积，增加振实密度和比容量，从而进一步提高了负极材料的电性能。


图1是本发明的生产工艺流程图。
具体实施例方式
实施一
复合负极材料的制作方法
(1 )针状石油焦投入回转窑炉中煅烧，去除挥发份和水份，并用
颚式破碎机进行破碎； (2)按先后顺序将重量配比煅后石油焦80%—87%; B4C: 2%
-5%;炭原丝3%-8%投入冲击磨中混合、粉碎、分级； (3 )将粒径符合要求的半成品装入用石墨电极铣孔制成的石墨
坩埚中，并送入石墨化炉内采用内串法进行粉体石墨化； (4 )在人工石墨粉体中注入C孔20e: 8% - 15%的熔液，搅拌均匀
后烘干，并送入炭化炉炭化； (5 )将表面被包覆的复合材料经分散机分散后送入产品提纯机
中去除微量杂物； (6 )经产品检测，合格品包装入库。 实施二
复合负极材料的制作方法
(1 )针状石油焦投入回转窑炉中煅烧，去除挥发份和水份，并用
颚式破碎机进行破碎； (2 )按先后顺序将重量配比煅后石油焦80%-85%; B4C: 2.5%
-5%;炭原丝3.5%-8%投入冲击磨中混合、粉碎、分级；
(3 )将粒径符合要求的半成品装入用石墨电极铣孔制成的石墨 坩埚中，并送入石墨化炉内采用内串法进行粉体石墨化；
(4 )在人工石墨粉体中注入C6H1206: 9% - 14%的溶液，搅拌均
匀后烘干，并送入炭化炉炭化； (5 )将表面被包覆的复合材料经分散后送入产品提纯机中去除
微量杂物； (6 )经产品检测，合格品包装入库。 实施三
复合负极材料的制作方法
(1 )针状石油焦投入回转窑炉中煅烧，去除挥发份和水份，并用
颚式破碎机进行破碎； (2 )按先后顺序将重量配比煅后石油焦80%-83%; B4C: 3%-
5%;炭原丝4%-8%投入冲击磨中混合、粉碎、分级；
(3 )将粒径符合要求的半成品装入用石墨电极铣孔制成的石墨 坩埚中，并送入石墨化炉内采用内串法进行粉体石墨化；
(4 )在人工石墨粉体中注入C6H1206: 10% - 13%的溶液，搅拌均 匀后烘干，并送入炭化炉炭化；
(5 )将表面被包覆的复合材料经分散后送入产品提纯机中去除 微量杂物；
(6 )经产品检测，合格品包装入库。 实施四
复合负极材料的制作方法
(1)针状石油焦投入回转窑炉中煅烧，去除挥发份和水份，并用
颚式破碎机进行破碎；
(2)按先后顺序将重量配比煅后石油焦80%-81%; B4C: 3.5% -5%;炭原丝4.5%-8%投入冲击磨中混合、粉碎、分级；
(3 )将粒径符合要求的半成品装入用石墨电极铣孔制成的石墨
坩埚中，并送入石墨化炉内采用内串法进行粉体石墨化； (4 )在人工石墨粉体中注入0111206: 11% - 13%的溶液，搅拌均
匀后烘干，并送入炭化炉炭化； (5 )将表面被包覆的复合材料经分散后送入产品提纯机中去除
微量杂物； (6 )经产品检测，合格品包装入库。
尽管对本发明的特征及其优势已经描述了很多，然而可以理 解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技 术方案和技术构思做出其他各种相应的改变，而所有这些改变都 应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种锂离子动力电池的复合负极材料，其特征在于由以下的各组份按质量分数配比而成针状石油焦80％-87％；B4C2％-5％；炭原丝3％-8％；C6H12O68％-15％。
2、 根据权利要求1所述的锂离子动力电池的复合负极材料， 其特征在于由以下的各组份按质量分数配比而成针状石 油焦80%墜85%; B4C: 2.5%-5%;炭原丝3.5%國8%; C6H1206: 9%-14%。
3、 根据权利要求1所述的锂离子动力电池的复合负极材料， 其特征在于由以下的各组份按质量分数配比而成针状石 油焦80%-83°/。； B4C: 3%-5%;炭原丝4%-8%; C6H1206: 10%扁13%。
4、 根据权利要求1所述的锂离子动力电池的复合负极材料， 其特征在于由以下的各组份按质量分数配比而成针状石 油焦80%-81%; B4C: 3.5%-5%;炭原丝4.5%-8%; 0111206:11%-12%。
5、 根据权利要求1所述的锂离子动力电池的复合负极材料制备方法，其特征在于通过以下工艺流程实现首先将针状石油焦进行煅烧、颚破；再将煅后焦与炭原丝、B4C混合 送入冲击磨中粉碎分级；将粒径符合要求的半成品装入石 墨坩埚中，并送入石墨化炉中进行石墨化；将人工石墨与 C6Hu06溶液混合、烘干后炭化；将表皮炭化后的人工石墨 进行分散、提纯；最后经检测，合格产品包装入库。
6、 根据权利要求5所述的锂离子动力电池的复合负极材料制 备方法，其特征在于所述针状石油焦投入回转窑炉中煅烧， 去除挥发份和水份，并用颚式破碎机进行破碎；按先后顺 序将重量配比煅后焦与所述的B4C、炭原丝投入冲击磨中 混合、粉碎、分级。
7、 根据权利要求6所述的锂离子动力电池的复合负极材料制 备方法，其特征在于所述混合、粉碎、分级的煅后焦、B4C、 炭原丝装入用石墨电极铣孔制成的石墨坩埚中，并送入石 墨化炉内采用内串法进行粉体石墨化，产生人工石墨粉体。
8、 根据权利要求7所述的锂离子动力电池的复合负极材料制 备方法，其特征在于所述人工石墨粉体中注入CeH1206的熔 液，搅拌均匀后烘干，并送入炭化炉炭化；将表面被包覆 的复合材料经分散机分散后送入产品提纯机中去除微量杂 物；经产品检测，合格品包装入库。
全文摘要
本发明涉及了一种适用于可高倍率充放电的大容量、高功率、长寿命锂离子动力电池的复合负极材料的配方及其制备方法。本发明由以下的各组份按质量分数配比而成针状石油焦80％-87％；B₄C2％-5％；炭原丝3％-8％；C₆H₁₂O₆8％-15％。本发明通过以下工艺流程实现首先将针状石油焦进行煅烧、颚破；再将煅后焦与炭原丝、B₄C混合送入冲击磨中粉碎分级；将粒径符合要求的半成品装入石墨坩埚中，并送入石墨化炉中进行石墨化；将人工石墨与C₆H₁₂O₆溶液混合、烘干后炭化；将表皮炭化后的人工石墨进行分散、提纯；最后经检测，合格产品包装入库。本发明在动力电池的可高倍率充放电的大容量、高功率、安全性能、循环寿命和生产成本等方面有重大突破。
文档编号H01M4/36GK101383412SQ20081021646
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月7日 优先权日2008年10月7日
发明者刘靖华, 静 宁, 钧 雷 申请人:雷 钧;宁 静;刘靖华