一种人造石墨负极材料及二次电池的制作方法

本发明属于负极材料，具体涉及一种人造石墨负极材料及二次电池。

背景技术：

1、人造石墨具有高比容量、低电位和优良的循环性能等优点，是锂离子二次电池工业化生产中的常用的负极材料之一。随着近些年的发展，消费者在不断刷新对电动汽车及消费电子的续航和快充需求，这也促使企业在不断地追求更高的能量密度和快充性能。然而，石墨负极材料的快充性能一直存在较大问题，在一个特定的动力电池体系中，决定其充电速度的关键是负极。

2、在经过高温石墨化之后，负极材料的粒度都会有不同程度的团聚，石墨材料的颗粒大小对比表面积和振实密度有很大影响，从而影响电池的加工工艺和倍率性能。

技术实现思路

1、因此，本发明提供了一种人造石墨负极材料及二次电池，可提高电池的快速充电能力，且同时具有优异的加工性能。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、第一方面，本发明提供了一种人造石墨负极材料，人造石墨满足a＝(db/da)3*cv，1.0≤a≤7.0，da为5～17，db为6～18，且da＜db，cv为0.5～8；

4、其中，da为前驱体的dv50，单位为μm；db为人造石墨的dv50，单位为μm；cv为前驱体的挥发分质量含量，单位为％；

5、前驱体为原料焦经过前处理后获得的目标尺寸的焦。

6、dv50指的是体积分布中50％所对应粒度。

7、进一步的，2≤a≤6。

8、进一步的，人造石墨在2mpa压力下的压实密度为1.50～1.90g/cm3。

9、进一步的，db/da为1～1.5。

10、进一步的，所述人造石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤1、将原料焦进行前处理获得前驱体；

12、步骤2、对前驱体进行石墨化，得到人造石墨；

13、进一步的，所述前处理包括：将原料焦破碎后进行分级或整形。

14、进一步的，所述石墨化的温度为2800℃～3200℃，所述石墨化的时间为8～12h。

15、进一步的，原料焦为生焦或熟焦；所述生焦为针状焦生焦、石油焦生焦或沥青焦生焦中的至少一种；所述熟焦为石油焦熟焦。

16、第二方面，本发明提供了一种二次电池，包括上述的人造石墨负极材料。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、1、本发明人造石墨负极材料，人造石墨满足a＝(db/da)3*cv，1.0≤a≤7.0，da为5～17，db为6～18，且da＜db，cv为0.5～8；其中，da为前驱体的dv50，单位为μm；db为人造石墨的dv50，单位为μm；cv为前驱体的挥发分含量，单位为％；前驱体为原料焦经过前处理后获得的目标尺寸的焦。

19、当挥发分cv过大时，由于挥发分的粘接性，石墨负极单颗粒在石墨化工序中有过度团聚的倾向，从而影响材料的收率和过筛率。当挥发分过小时，较低的挥发分会在石墨化过程中降低颗粒之间的粘结性，容易引发喷炉提高生产风险，且不利于自粘接形成二次颗粒，使动力学性能较低。

20、当db过大时，活性离子的传输路径较长，在其内部的固相传导困难，导致电池的动力学性能较差，不能满足电池较快充电速度的使用需求。当db过小时，会导致压实密度偏低，使极片过厚难以入壳，同时导致浆料分散不均匀，在极片辊压过程中容易掉粉。

21、因此，当满足1.0≤a≤7.0，da为5～17，db为6～18，且da＜db，cv为0.5～8时，石墨负极单颗粒在石墨化工序中更容易有自粘结形成二次颗粒的倾向，使负极膜层中的脱嵌活性离子通道增多，从而能进一步提高电池的快速充电能力，并且同时保持压实不会过小以及优异的加工性能。

22、本发明提供的人造石墨负极材料具有优异的动力学性能和加工性能。

23、2、当db/da越大时，表明其复合程度越高，有利于提升团聚体各向同性程度，改善动力学性能。然而，当db/da太大时，又会造成石墨负极的过度团聚，在制浆过程中容易沉降，使得浆料过筛较慢并容易堵网，从而影响加工性能。优选的，db/da范围为1～1.5。

技术特征：

1.一种人造石墨负极材料，其特征在于，人造石墨满足a＝(db/da)3*cv，1.0≤a≤7.0，da为5～17，db为6～18，且da＜db，cv为0.5～8；

2.根据权利要求1所述的人造石墨负极材料，其特征在于，2.0≤a≤6.0。

3.根据权利要求1所述的人造石墨负极材料，其特征在于，人造石墨在2mpa压力下的压实密度为1.50～1.90g/cm3。

4.根据权利要求1所述的人造石墨负极材料，其特征在于，db/da为1～1.5。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述人造石墨的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述前处理包括：将原料焦破碎后进行分级或整形。

7.根据权利要求5所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述石墨化的温度为2800℃～3200℃；所述石墨化的时间为8～12h。

8.根据权利要求5所述的人造石墨负极材料，其特征在于，原料焦为生焦或熟焦。

9.根据权利要求8所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述生焦为针状焦生焦、石油焦生焦或沥青焦生焦中的至少一种；所述熟焦为石油焦熟焦。

10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的人造石墨负极材料。

技术总结
一种人造石墨负极材料及二次电池，属于负极材料技术领域。本发明人造石墨满足A＝(Db/Da)3*Cv，1.0≤A≤7.0，Da为5～17，Db为6～18，且Da＜Db，Cv为0.5～8；其中，Da为前驱体的Dv50，单位为μm；Db为人造石墨的Dv50，单位为μm；Cv为前驱体的挥发分质量含量，单位为％；前驱体为原料焦经过前处理后获得的目标尺寸的焦。本发明人造石墨负极材料可提高电池的快速充电能力，且同时具有优异的加工性能。

技术研发人员：何其昌,胡孔明,王志勇
受保护的技术使用者：湖南中科星城石墨有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1