一种循环性能更优的人造石墨负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种循环性能更优的人造石墨负极材料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。该人造石墨负极材料制备原料包括以下重量份的各组分：前驱体85

【技术实现步骤摘要】
一种循环性能更优的人造石墨负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，特别是涉及一种循环性能更优的人造石墨负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池与原有电池相比，以其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点，在手机、笔记本电脑等方面应用已经迅速普及。随着电动汽车的推广，尤其在动力电池上，要求长循环，高压实，高容量，兼顾高倍率这对负极材料提出更高要求。
[0003]近年来，随着研究工作的不断深入，研究者发现通过对人造石墨材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，有利于锂在其中的嵌入—脱嵌，可有效提高电池循环和倍率性能。
[0004]中国专利CN201510793882.6公开了一种高放电倍率锂离子电池石墨负极材料及其制备方法，其采用天然石墨或沥青焦或石油焦中的一种或几种与沥青制备而成，其产品循环性能较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是旨在解决现有锂离子电池负极材料现有技术中存在的问题，提供一种锂离子电池用循环性能优异同时具备优异的倍率性能的的负极材料及其制备方法。
[0006]本专利技术的第一方面在于公开一种循环性能更优的人造石墨负极材料，其特征在于，制备原料包括以下重量份的各组分：
[0007]前驱体85
‑
97份、粘结材料3
‑
15份。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述前驱体选自石油焦、针状焦、沥青焦和无烟煤中的至少一种。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结材料选自树脂、改质沥青、高温沥青和中温沥青中的至少一种。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述前驱体和粘结材料的的颗粒D50为均为5
‑
12μm。
[0011]本专利技术的第二方面在于公开第一方面所述的循环性能更优的人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]S01，将前驱体和粘结材料混合，得到混合物料；
[0013]S02，将所述混合物料通入惰性气体进行保护，造粒，得到造粒好的二次颗粒材料；
[0014]S03，在惰性气体保护下，将所述造粒好的二次颗粒材料进行冷却，打散解聚后再进行石墨化热处理，得到长循环二次颗粒人造石墨负极材料，即为所述循环性能更优的人造石墨负极材料。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，S01中，在60℃以下进行混合。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，S02中，所述造粒为在0
‑
650℃，反应时间5
‑
8小时。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，S02中，所述二次颗粒材料的颗粒D50为15
‑
30μm。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，S03中，所述解聚打散后的颗粒D50为13
‑
25μm。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，S03中，所述冷却为冷却至室温，所述石墨化热处理的温度为2500
‑
3000℃，处理的时间为30
‑
50小时。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述S02和/或S03中，所述惰性气体选自氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或多种。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，(1)预设不同尺寸和分辨率的清晰图片
[0022]采集不同清晰程度的颗粒图片，颗粒图片的内容均相同，分辨率相同，计算图像的NSRR；
[0023][0024][0025]其中，n为图像的数量；
[0026]其中，u
x
、u
y
表示不同图像x和y的平均值，σ
x2
、σ
y2
分别表示不同图像x和y的方差，σ
xy
表示不同图像x和y的协方差。c1＝(k1L)2，c2＝(k2L)2均为常数，用以保持稳态。其中L指像素值的动态范围，一般k1＝0.010
‑
0.015，k2＝0.030
‑
0.035。其值越大，表示图质量越好。
[0027](2)实时采集图像，计算NSRR：
[0028](3)分析判断，如果清晰程度达到阈值，进行下一步的自动化识别步骤；如果达不到阈值，则重新获取图像；
[0029]研究中发现，造粒和解聚打散过程中，k1和k2的取值在符合以下公式时，结果更加精确：
[0030][0031]其中，b为常数，取值为0.8
‑
0.9；D50为15μm以下时，a取值为0.09
‑
0.10；D50为15μm以上时，a取值为0.11
‑
0.12。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]本专利技术制备的人造石墨负极材料具有较高的振实密度，其制备的锂离子电池电化学性能：(1)首次放电容量在345mAh/g以上；(2)循环性能好，1100次循环，容量保持率＞90％。
[0034]本专利技术的制备方法，为了取得更优循环在造粒增加整形工序对产品表面修饰，有效提升产品循环性能。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例1的1000倍SEM图；
[0036]图2为本专利技术实施例2的1000倍SEM图；
[0037]图3为本专利技术实施例3的1000倍SEM图；
[0038]图4为本专利技术实施例2做成全电池的循环测试曲线。
具体实施方式
[0039]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0040]若非特别指出，实施例和对比例为组分、组分含量、制备步骤、制备参数相同的平行试验。所述沥青焦前驱体为煅后沥青焦，厂家为新邦碳素；中温沥青软化点150度，厂家为辽宁信德；石油焦前驱体A1，厂家中石油；改质沥青软化点130，厂家宝武；针状焦前驱体B2，厂家英国康菲；高温沥青软化点200度，厂家辽宁信德；无烟煤灰分3％，宁夏石嘴山。所述整型分级机，型号为80机，厂家为江阴天缘。
[0041]若非特别指出，以下组分的比例为重量比。所述惰性气体为氮气。
[0042]实施例1
[0043]一种循环性能更优的人造石墨负极材料的制备方法：
[0044]将7
‑
8μm的沥青焦前驱体，与中温沥青按照97:3置于混合机中，在30℃下，在45r/min的转速下混合90min，得到混合物料；
[0045]将混合物料投入高温反应釜中，通入惰性气体进行保护，在35r/min的转速，升温至600℃，升温时间4小时，600℃再恒温4小时，边升温边搅拌得到造粒好的二次颗粒材料D50为15.5μm；
[0046]将造粒好的二次颗粒通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种循环性能更优的人造石墨负极材料，其特征在于，制备原料包括以下重量份的各组分：前驱体85
‑
97份、粘结材料3
‑
15份。2.根据权利要求1所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述前驱体选自石油焦、针状焦、沥青焦和无烟煤中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述粘结材料选自树脂、改质沥青、高温沥青和中温沥青中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的人造石墨负极材料，其特征在于，所述前驱体和粘结材料的的颗粒D50为均为5
‑
12μm。5.一种根据权利要求1
‑
4任一所述的循环性能更优的人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01，将前驱体和粘结材料混合，得到混合物料；S02，将所述混合物料通入惰性气体进行保护，造粒，得到造粒好的二次颗粒材料；S03，在惰性气体保护下，将所述造粒好的二次颗粒材料进行冷却，打散解聚后再进行石墨化热处理，得到长循环二次颗粒人造石墨负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵正锋，薛永，杨文惠，薛战峰，
申请(专利权)人：内蒙古欣源石墨烯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：