酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法及材料的制作方法

本发明涉及锂离子电池人造石墨负极材料技术领域，特别涉及酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法及材料。

背景技术

锂电能源行业近年来发展迅速，锂电相关产业也同步迅速发展，其中石墨负极材料需求量也越来越大，而石墨负极材料前驱体制备工艺中的重要环节之一就是石墨化，在负极材料前驱体石墨化加工过程中，伴随产品加工，炉中的电阻料也会同步被连带石墨化，但此类物料由于在石墨化过程中功能为电阻料，一般会有石墨化度偏低，杂质，灰分含量较高且不稳定。目前行业中，对此类电阻料进行机械粉碎至微米级，后做简单形貌处理，除磁，然后作为一类负极材料进行应用，由于材料结构以及金属，磁性杂质灰分等因素影响，只能在低端负极材料领域进行应用，应用在电池中，电池出现短路，自放电风险很大，同时由于机械加工后，材料表面形貌受损严重，活性比表面积成倍数增大，活性位点成倍数增加，这些活性位点在充放过程中，跟电解液反应剧烈，会不断消耗分解电解液电池产气鼓包，严重影响循环存储性能以及安全性能，造成电池自燃，爆炸等，电池寿命短，应用成本高。

有鉴于此，确有必要提供开发一种解决石墨化杂质和灰分含量导致的电池短路、自放电等问题的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法及其材料。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法及材料，彻底的除去了物料中的杂质，大大提高了原料的纯度，解决了因材料杂质因素影响而致使材料在应用中带来的短路、自放电、鼓包等一些安全隐患，形成多孔结构，这些孔状结构使得材料倍率充放电性能以及材料体积膨胀得以提升和改善。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法，包括以下步骤：

s1：将块状电阻料粉碎微米化处理得到电阻粉料；

s2：将电阻粉料与酸溶液一起加入反应池浸泡，经加热、搅拌，反应一定时间后将酸溶液与电阻粉料分离；

s3：将电阻粉料进行高温烘干，之后对烘干料进行分散，得到分散粉料；

s4：将分散粉料与改性剂按质量份数比99:1～99:15进行复合，高速融合分散，同时加热至100-300℃，对改性剂与分散粉料进行充分分散，得到粉碎物料；

s5：将粉碎物料在800-1300℃下高温炭化，粉碎粉料表面修复并形成核壳结构，之后进行低速混合分散，经筛分后得到人造石墨造孔负极材料。

进一步地，所述的微米化处理至块状电阻料的粒径为10-50μm。

进一步地，所述的酸溶液为氢氟酸、硫酸中的至少一种。

进一步地，所述的s2中加热温度至60-100℃；搅拌频率为5-40r/min；反应时间为6-12h。

进一步地，所述的高温烘干在惰性气体保护下进行；高温烘干的温度为800-1300℃；高温烘干后的电阻粉料的碳含量为98％～99.99％。

进一步地，所述的改性剂的粒度d50为1-15μm。

进一步地，所述的改性剂为改性沥青。

进一步地，所述的改性沥青为甲醛在草酸的作用下与煤沥青中的多环芳烃发生亲电取代反应，进一步的环化和芳构化，形成含分子量大的多核芳烃结构的改性沥青。

一种上述的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法制备而得的人造石墨造孔负极材料，该人造石墨造孔负极材料的粒径为13-18um。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过对电阻料进行预微米化处理，导致块状电阻料中存在包裹式夹层内部的杂质暴露，酸洗，反应完全，彻底的除去了物料中的杂质，大大提高了原料的纯度，解决了因材料杂质因素影响而致使材料在应用中带来的短路，自放电，鼓包等一系列安全隐患。同时在酸洗过程中，微米化的粉碎后的原料中含有的灰分以及杂质物质通过强酸溶解后随强酸溶液一起分离，进而使得材料形成多孔结构，这些孔状结构使得材料倍率充放电性能以及材料体积膨胀得以提升和改善，使得此类电阻类负极材料在中高端市场应用中得以实现。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本实施例的电阻块状原料示意图；

图2为本实施例的微米粉碎后电阻料示意图；

图3为本实施例的酸洗后粉碎电阻料示意图；

图4为本实施例的表面包覆后电阻料示意图；

图5为本实施例的充电优势以及充电应力改善机理示意图；

图6为本实施例的倍率性能测试示意图；

图7为本实施例的倍率放电测试示意图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：本实施例提供的一种酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法：将块状电阻料粉碎微米化处理至10-50μm，得到电阻粉料，预先破坏原料夹层，使夹层内杂质暴露出来；将电阻粉料与氢氟酸溶液一起加入反应池浸泡，加热至60℃，进行搅拌，频率在5r/min，与加热氢氟酸溶液反应8h，之后将氢氟酸溶液与电阻粉料分离；将分离出的电阻粉料在惰性气体保护下进行800℃温度条件下进行烘干，使其碳含量达到98％；之后对烘干料进行分散，将分散粉料与改性剂按质量份数比99:1进行复合，高速融合分散，同时加热至300℃，对改性剂与分散粉料进行充分分散，得到粉碎物料，其中改性剂为改性沥青、粒度d50为1-15um，改性沥青为甲醛在草酸的作用下与煤沥青中的多环芳烃发生亲电取代反应，进一步的环化和芳构化，形成含分子量大的多核芳烃结构的改性沥青；将粉碎后物料进行800℃高温炭化，对粉碎粉料表面进行修复，形成核壳结构，之后进行低速混合分散，经筛分后得到人造石墨造孔负极材料。

一种上述的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法制备而得的人造石墨造孔负极材料，该人造石墨造孔负极材料的粒径为13-18um。

实施例2：本实施例提供的一种酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法：将块状电阻料粉碎微米化处理至10-50μm，得到电阻粉料，预先破坏原料夹层，使夹层内杂质暴露出来；将电阻粉料与氢氟酸溶液一起加入反应池浸泡，加热至80℃，进行搅拌，频率在20r/min，与加热氢氟酸溶液反应12h，之后将氢氟酸溶液与电阻粉料分离；将分离出的电阻粉料在惰性气体保护下进行1000℃温度条件下进行烘干，使其碳含量达到98％-99.99％；之后对烘干料进行分散，将分散粉料与改性剂按质量份数比99:15进行复合，高速融合分散，同时加热至300℃，对改性剂与分散粉料进行充分分散，得到粉碎物料，其中改性剂为改性沥青、粒度d50为1-15um，改性沥青为甲醛在草酸的作用下与煤沥青中的多环芳烃发生亲电取代反应，进一步的环化和芳构化，形成含分子量大的多核芳烃结构的改性沥青；将粉碎后物料进行1300℃高温炭化，对粉碎粉料表面进行修复，形成核壳结构，之后进行低速混合分散，经筛分后得到人造石墨造孔负极材料。

一种上述的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法制备而得的人造石墨造孔负极材料，该人造石墨造孔负极材料的粒径为13-18um。

实施例3：本实施例提供的一种酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法：将块状电阻料粉碎微米化处理至10-50μm，得到电阻粉料，预先破坏原料夹层，使夹层内杂质暴露出来；将电阻粉料与氢氟酸溶液一起加入反应池浸泡，加热至100℃，进行搅拌，频率在40r/min，与加热氢氟酸溶液反应12h，之后将氢氟酸溶液与电阻粉料分离；将分离出的电阻粉料在惰性气体保护下进行1300℃温度条件下进行烘干，使其碳含量达到98％-99.99％；之后对烘干料进行分散，将分散粉料与改性剂按质量份数比99:10进行复合，高速融合分散，同时加热至200℃，对改性剂与分散粉料进行充分分散，得到粉碎物料，其中改性剂为改性沥青、粒度d50为1-15um，改性沥青为甲醛在草酸的作用下与煤沥青中的多环芳烃发生亲电取代反应，进一步的环化和芳构化，形成含分子量大的多核芳烃结构的改性沥青；将粉碎后物料进行1000℃高温炭化，对粉碎粉料表面进行修复，形成核壳结构，之后进行低速混合分散，经筛分后得到人造石墨造孔负极材料。

一种上述的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法制备而得的人造石墨造孔负极材料，该人造石墨造孔负极材料的粒径为13-18um。

实施例4：本实施例提供的一种酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法：将块状电阻料粉碎微米化处理至10-50μm，得到电阻粉料，预先破坏原料夹层，使夹层内杂质暴露出来；将电阻粉料与氢氟酸溶液一起加入反应池浸泡，加热至80℃，进行搅拌，频率在30r/min，与加热氢氟酸溶液反应6h，之后将氢氟酸溶液与电阻粉料分离；将分离出的电阻粉料在惰性气体保护下进行1200℃温度条件下进行烘干，使其碳含量达到98％-99.99％；之后对烘干料进行分散，将分散粉料与改性剂按质量份数比99:5进行复合，高速融合分散，同时加热至180℃，对改性剂与分散粉料进行充分分散，得到粉碎物料，其中改性剂为改性沥青、粒度d50为1-15um，改性沥青为甲醛在草酸的作用下与煤沥青中的多环芳烃发生亲电取代反应，进一步的环化和芳构化，形成含分子量大的多核芳烃结构的改性沥青；将粉碎后物料进行1200℃高温炭化，对粉碎粉料表面进行修复，形成核壳结构，之后进行低速混合分散，经筛分后得到人造石墨造孔负极材料。

一种上述的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法制备而得的人造石墨造孔负极材料，该人造石墨造孔负极材料的粒径为13-18um。

实施例5：本实施例提供的一种酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法：将块状电阻料粉碎微米化处理至10-50μm，得到电阻粉料，预先破坏原料夹层，使夹层内杂质暴露出来；将电阻粉料与氢氟酸溶液一起加入反应池浸泡，加热至100℃，进行搅拌，频率在10r/min，与加热氢氟酸溶液反应10h，之后将氢氟酸溶液与电阻粉料分离；将分离出的电阻粉料在惰性气体保护下进行1100℃温度条件下进行烘干，使其碳含量达到98％-99.99％；之后对烘干料进行分散，将分散粉料与改性剂按质量份数比99:12进行复合，高速融合分散，同时加热至300℃，对改性剂与分散粉料进行充分分散，得到粉碎物料，其中改性剂为改性沥青、粒度d50为1-15um，改性沥青为甲醛在草酸的作用下与煤沥青中的多环芳烃发生亲电取代反应，进一步的环化和芳构化，形成含分子量大的多核芳烃结构的改性沥青；将粉碎后物料进行1100℃高温炭化，对粉碎粉料表面进行修复，形成核壳结构，之后进行低速混合分散，经筛分后得到人造石墨造孔负极材料。

一种上述的酸洗法提纯电阻料人造石墨造孔负极材料的制法制备而得的人造石墨造孔负极材料，该人造石墨造孔负极材料的粒径为13-18um。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。