低温动力电池负极材料及其制备方法与流程

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种低温动力电池负极材料及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子动力电池的特性受环境温度的影响比较显著，尤其是在低温环境中，其可用能量和功率衰减比较严重，且长期低温环境使用会加速动力电池的老化，缩短使用寿命。常用的电动汽车锂离子动力电池在－10℃时，容量和工作电压会明显降低，在－20℃时性能更加恶化，表现为其可用放电容量骤降。

2、负极材料作在提高锂电池的容量以及循环性能方面起到了非常重要的作用,负极材料分类众多，其中石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位。石墨分为天然石墨与人造石墨，目前用于动力电池上占优势的为人造石墨。

3、然而，目前将人造石墨用作低温动力电池的负极材料，会因为表面不均匀，在电池首次充放电过程中难以形成均匀、致密的sei膜(钝化膜)，并使首次充放电效率低、循环性能差、低温性能表现差。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明提出一种低温动力电池负极材料及其制备方法，旨在解决目前人造石墨用作低温动力电池的负极材料造成首次充放电效率低、循环性能差、低温性能表现差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种低温动力电池负极材料，包括以下步骤：将沥青与石墨混合，得到混合材料；将所述混合材料升温，达到最高温度后恒温预设时长，再在氮气的气氛下冷却降温，得到所述低温动力电池负极材料；其中，所述石墨由针状焦经过炭化、石墨化得到；所述升温的最高温度为980℃；所述升温包括两次调整升温速率、三次调整升温速率或五次调整升温速率，所述升温速率随着每一次调整而增大。

3、可选地，所述两次调整升温速率包括：在所述混合材料的温度为200℃时第一次调整升温速率，在所述混合材料的温度为600℃时第二次调整升温速率。

4、可选地，所述第一次调整升温速率的范围为160℃/h～170℃/h；和/或，所述第二次调整升温速率的范围为215℃/h～225℃/h。

5、可选地，所述三次调整升温速率包括：在所述混合材料的温度为200℃时第一次调整升温速率；和/或，在所述混合材料的温度为380℃时第二次调整升温速率；和/或，在所述混合材料的温度为600℃时第三次调整升温速率。

6、可选地，所述第一次调整升温速率的范围为140℃/h～150℃/h；和/或，所述第二次调整升温速率的范围为160℃/h～170℃/h；和/或，所述第三次调整升温速率的范围为215℃/h～225℃/h。

7、可选地，所述五次调整升温速率包括：在所述混合材料的温度为200℃时第一次调整升温速率；和/或，在所述混合材料的温度为260℃第二次调整升温速率；和/或，在所述混合材料的温度为320℃第三次调整升温速率；和/或，在所述混合材料的温度为380℃第四次调整升温速率；和/或，在所述混合材料的温度为600℃时第五次调整升温速率。

8、可选地，所述第一次调整升温速率的范围为130℃/h～141℃/h；和/或，所述第二次调整升温速率的范围为137℃/h～143℃/h；和/或，所述第三次调整升温速率的范围为140℃/h～144℃/h；和/或，所述第四次调整升温速率的范围为163℃/h～167℃/h；和/或，所述第五次调整升温速率的范围为218℃/h～222℃/h。

9、可选地，所述针状焦与所述沥青的质量比为100：(1～20)。

10、可选地，所述针状焦的粒径dv50为8-14μm、dn50为2-4μm；和/或，所述沥青的粒径dv50为2-7μm。

11、为了实现上述目的，本发明还提出一种低温动力电池负极材料，由上述方法制备得到。

12、本发明的有益效果：本发明提供的低温动力电池负极材料的制备方法，通过调整升温速率，可以使沥青充分炭化，并且有效减缓在这个温度范围内引起的剧烈炭化反应程度，其物理性能普遍提高。降低升温速率以及高纯氮保护下升温，使沥青在炭化的高温下不溶不燃，能够保持稳定的核壳结构，有效地改善了结块现象，并减少包小分子溢出时造成过多过大的孔隙，极大地提高了负极材料的物理性能，提高了后续的炭化收率和电化学性能。

技术特征：

1.一种低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述两次调整升温速率包括：

3.如权利要求2所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述第一次调整升温速率的范围为160℃/h～170℃/h；和/或，

4.如权利要求1所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述三次调整升温速率包括：

5.如权利要求4所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述第一次调整升温速率的范围为140℃/h～150℃/h；和/或，

6.如权利要求1所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述五次调整升温速率包括：

7.如权利要求6所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述第一次调整升温速率的范围为130℃/h～141℃/h；和/或，

8.如权利要求1所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述针状焦与所述沥青的质量比为100：(1～20)。

9.如权利要求1所述的低温动力电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述针状焦的粒径dv50为8-14μm、dn50为2-4μm；和/或，

10.一种低温动力电池负极材料，其特征在于，由如权利要求1至9中任意一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种低温动力电池负极材料及其制备方法，低温动力电池负极材料的制备方法包括以下步骤：将沥青与石墨混合，得到混合材料；将所述混合材料升温进行高温碳化，达到最高温度后恒温预设时长，再在氮气的气氛下冷却降温，得到所述低温动力电池负极材料；其中，所述石墨由针状焦经过炭化、石墨化得到；所述升温的最高温度为980℃；所述升温包括两次调整升温速率、三次调整升温速率或五次调整升温速率，所述升温速率随着每一次调整而增大。本发明提供的低温动力电池负极材料的制备方法能够获得沥青包覆效果优异的电池负极材料，提升电池的循环寿命。

技术研发人员：段传阳,张永庆,梁奇,明明,葛彪彪,李丹枫,田海峰,熊志凯,董佳涛,徐旭,刘文,舒畅,曲丽丽,张野
受保护的技术使用者：内蒙古斯诺新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16