锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池负极电极材料制备领域，具体涉及一种锂离子电池人造石墨负 极材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着煤、石油、天然气等不可再生能源的频频告急，能源问题是人类跨入21世纪 面对的严峻的问题，开发新能源和可再生清洁能源显得至关重要。锂离子电池与传统的二 次电池相比，具有工作电压高、比能量大、放电电压平稳、循环寿命长、以及无环境污染等突 出优点，已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑以及便携式测量仪器等小型轻量化电子装 置。同时也是未来混合动力汽车和纯动力汽车的首选电源。
[0003] 负极材料是锂离子电池的关键材料之一，目前商品化使用的锂离子电池负极材料 主要是炭类负极材料。它具有高比容量（200~400mAh/g)、低电极电位（< 1.0VvsLi+/ Li)、高循环效率（>95%)以及长循环寿命等优点。炭类负极材料中有中间相碳微球 (MCMB)、石墨以及无定形碳，其中，石墨材料理论嵌锂容量高、导电性好、具有良好的层状结 构，是近年来锂电池研宄的重点之一。石墨材料可以分为人造石墨和天然石墨两种，天然石 墨具有比表面积大、比容量高、首次效率高等优点，但是在充、放电过程中容易造成溶剂的 共插入，从而导致它的循环性能差。人造石墨相对于天然石墨的石墨化度较低，但是其具有 倍率性能好、与电解液兼容性好并且循环稳定性能好的优点，因此成为近年来的研宄热点。
[0004] 在锂电池负极材料的制备过程中，所应用的分散剂和有机碳源的种类、喷雾干燥 的工艺以及前驱体烧结温度等条件均会对所制得的材料的大小、结构和形貌产生很大影 响，而产物的大小、结构和形貌又会对锂电池负极材料的电化学性能产生极大的影响，进而 影响到锂电池负极材料的首次放电容量、首次效率和循环性能。因此需要对分散剂种类、有 机碳源的种类、烧结温度以及工艺路线和工艺条件的优选，才能得到一种首次充放电效率 高、比容量高、循环性能好的锂离子电池负极材料。
[0005] 目前所有锂离子电池人造石墨负极材料存在放电倍率性能差，放电电流相对较小 的问题以及所有锂离子电池人造石墨负极材料存在低温性能差的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种锂离子电池人造石墨负极材料的制备方法，通过本发 明提高负极材料放电倍率性能，和改善负极材料的低温性能，进一步满足市场对产品的最 新要求。
[0007] 本发明通过以下技术方案实现：
[0008] 锂离子电池人造负极石墨材料的制备方法，包括：a、将原料石油焦破碎，磨粉；b、 磨粉后的石油焦、包覆材料和发泡剂加入反应釜，高温石墨化，制得包覆球状石墨材料；c、 再向球状石墨材料中加入添加剂，制成锂离子电池人造石墨负极材料。
[0009] 所述石油焦、包覆材料和天然石墨细粉的重量份数分别为：
[0010] 石油焦 75-85% ;
[0011] 包覆材料 10-28% ;
[0012] 发泡剂 2-5% ;
[0013] 添加剂 2-20%。
[0014] 所述包覆材料为煤沥青、石油沥青、纺丝沥青、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯腈、聚 乙烯醇、聚苯乙烯、煤焦油中的一种或以上。
[0015] 所述添加剂为天然石墨细粉，其粒度D50为5-8ym，石墨化度多98%。
[0016] 所述包覆球状石墨材料中颗粒：D50为15-20ym，D10 < 12,D90 < 50,石墨化度 彡 97%〇
[0017] 所述发泡剂为碳酸氢铵。
[0018] 所述高温石墨化的温度为2800-3000度，振实密度：Tap:彡0? 9g/cm3。
[0019] -种锂离子电池负极片，其制备方法为：85-90重量份的权利要求1-6任一项所述 的锂离子电池人造石墨负极材料、2-10重量份的粘结剂和2-10重量份的导电溶剂按混合 得到浆料，将得到的浆料涂覆在铜箔上，干燥5-24h，然后锟压和切片，得到锂离子电池负极 片。
[0020] 锂离子电池人造石墨负极材料、粘结剂和导电溶剂的重量比为95:2. 5:2. 5;所述 粘结剂为聚偏氟乙烯；导电溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
[0021] 本发明的优点在于：
[0022] 1、本发明采用碳包覆石油焦，并且制备多孔的材料，提高了负极材料的活性。
[0023] 2、本发明所制作的材料在15°C下放电容量80%，满足锂离子电池人造石墨负极 材料低温需求。
[0024] 3、本发明采用导电溶剂N-甲基吡咯烷酮，与其他导电剂相比有可以更好提高负 极片的性能，提高了制备的锂离子电池的充放电量和循环效率。
[0025] 4、本发明的锂电池负极材料的电化学性能优秀，循环性能好，成功解决了石油焦 在制备锂离子电池负极的应用时存在的与电解液兼容性差且循环性能差的问题。
【附图说明】
[0026] 图1是此发明实施例1的高容量动力负极材料的电镜照片（100倍）；
[0027]图2是此发明实施例1的高容量动力负极材料的电镜照片（500倍）；
[0028] 图3是此发明实施例1的高容量动力负极材料的电镜照片（1000倍）；
[0029] 图4是此发明实施例1的高容量动力负极材料的电镜照片（5000倍）。
[0030]图5是此发明实施例1的高容量动力负极材料的电镜照片（10000倍）；
[0031]图6是此发明实施例1的高容量动力负极材料的XRD图。
【具体实施方式】
[0032] 以下实施例进一步详细的说明本发明，但本发明并不局限于这种实施例。
[0033] 实施例1
[0034] 将100kg石油焦（固定碳含量彡98.0%，硫分彡0.3%，灰份彡0.5%，挥发分 5-15 %，粒度在0. 5~50mm)，装入鄂破机进行一次破碎，粒径控制在< 10mm，入磨粉机将 中位径控制lOum左右，根据磨粉粒径混批调配到ll-15um左右的粒径，直接进反应II进 行改性包覆所出来的中位径控制在12-20um，通过整形机对物料进行整形加工后的调整 至两种不同粒度，球形度彡0. 85的产品，一种粒度分布为：D1(l= 5ym、D5(|= 12. 1ym、D9(| =20. 5ym，共 58kg，另一种粒度分布为：D1(I= 8. 5ym、D5(|= 15. 2ym、D9(|= 2