一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括：选择各项同性高的沥青焦粉碎到粒度D50=10

【技术实现步骤摘要】
一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料制备领域，具体来说是一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]随着市场对长寿命储能电池需求的增加，而负极材料是影响其循环性能的关键因素，目前的负极材料主要为人造石墨单颗粒或二次颗粒与单颗粒混合，原料为各项同性焦，并具有膨胀低等优点，但是由于材料自身表面存在缺陷，造成其循环过程中副反应较多，导致循环性能降低，同时充放电过程中材料自身膨胀使其SEI膜不断修复消耗锂离子，也会导致循环性能降低。而提升材料的循环的因素很多，比如选取缺陷少的各项同性焦、材料表面包覆动力学好的材料提升动力学性能，减少细粉降低副反应，提升存储及其循环性能。比如中国专利申请号201711354909.7公开了一种快充长循环石墨负极片的制作方法，包括步骤：将石油焦颗粒、高温沥青粘接剂和硬脂酸混料，多级温度包覆粘接，掺入Fe2O3石墨化处理，磁化处理，烘干得到成品。这种方法不但能提高石墨化度以及大幅度降低各种无定形炭的石墨化温度，提高了石墨负极材料的首次充放电效率及循环稳定性，而且在表面涂覆磁性纳米颗粒Fe3O4并且磁化处理，大大降低极片OI值，但却存在材料中残余的Fe3O4降低电池安全性能及自放电，对循环不利，且Fe3O4挥发过程中会在材料表面留下缺陷，降低材料的循环性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺点而提供的一种具有高温存储好、首次效率高及其循环性能优异等特性的储能锂离子电池所用负极材料的制备方法。<br/>[0004]本专利技术的一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]步骤S1：选择各项同性高的沥青焦粉碎到粒度D50＝10
‑
50μm，在温度为2000
‑
2600℃进行低温石墨化6
‑
24h，破碎分级，去除细粉，得到粒度分布D90/D10≤4的石墨前驱体材料；
[0006]步骤S2：按照质量比金属锂：聚合物：有机溶剂＝1
‑
5：10
‑
30：100，将金属锂、聚合物添加到有机溶剂中，过滤，真空干燥，得到补锂剂；
[0007]步骤S3:按照质量比石墨前驱体材料：补锂剂：粘结剂＝100：0.5
‑
2：1
‑
5，将石墨前驱体材料、补锂剂及粘结剂添加到球磨机中混合均匀，升温到300
‑
400℃预碳化1
‑
6h进行二次造粒，之后在惰性气氛下升温到800
‑
1100℃，并通入碳源气体，进行气相沉积1
‑
6h，即得。
[0008]上述的一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，其中：步骤S2中所述的聚合物为聚亚烷基碳酸酯、聚亚烷基氧化物、聚烷基硅氧烷、聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯中的一种；有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、四氯化碳或环己烷中的一种。
[0009]上述的一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，其中：步骤S3中所述的粘结剂为羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧丙基纤维素、羧异丙基纤维素、纤维素钠、硝酸纤维
素钠或羧烷基纤维素钠中的一种。
[0010]上述的一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，其中：步骤S3中所述的碳源气体为氟化碳，一氯甲烷、二氯甲烷，三氟化碳或二氟化碳中的一种。本专利技术与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本专利技术通过低温石墨化提升材料的层间距降低膨胀，提升循环性能，同时控制细粉含量降低副反应，提升高温存储性能及其循环性能。通过在材料表面包覆聚合物包覆锂粉，聚合物包覆锂粉溶解于电解液，使其在充放电过程中释放出锂离子提升材料的倍率性能，并提升功率性能；同时锂粉在充放电过程中释放出锂离子降低循环过程中SEI消耗的锂离子，提升循环性能。所得材料应用于锂离子电池具有高温存储好、首次效率高及其循环性能优异等特性。
附图说明
[0011]图1为实施例1制备出的石墨复合材料的SEM图。
具体实施方式
[0012]实施例1
[0013]一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]步骤S1：将沥青焦粉碎到粒度D50＝30μm，之后在温度为2400℃进行低温石墨化12h，破碎分级，去除细粉，得到粒度分布D90/D10＝3.8的石墨前驱体材料；
[0015]步骤S2：将3g金属锂、20g聚亚烷基碳酸酯添加到100g N
‑
甲基吡咯烷酮有机溶剂中，过滤，80℃真空干燥24h，得到补锂剂；
[0016]步骤S3:将100g石墨前驱体材料、1g补锂剂及其3g羧甲基纤维素粘结剂添加到球磨机中混合均匀，之后升温到350℃预碳化3h进行二次造粒，之后在氩气惰性气氛下升温到900℃，并通入氟化碳气体(流量100ml/min)，进行气相沉积3h，即得。
[0017]实施例2
[0018]一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]步骤S1：将各项同性高的沥青焦粉碎到粒度D50＝10μm，之后在温度为2000℃进行低温石墨化6h，破碎分级，去除细粉，得到粒度分布D90/D10＝3.4的石墨前驱体材料；
[0020]步骤S2：将1g金属锂、10g聚亚烷基氧化物添加到100g四氯化碳有机溶剂中，过滤，80℃真空干燥24h，得到补锂剂；
[0021]步骤S3:将100g石墨前驱体材料、0.5g补锂剂及其1g羧乙基纤维素添加到球磨机中混合均匀，之后升温到300℃预碳化6h进行二次造粒，之后在氩气惰性气氛下升温到800℃，并通入一氯甲烷气体(流量100ml/min)，进行气相沉积6h，即得。
[0022]实施例3
[0023]一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0024]步骤S1：将各项同性高的沥青焦粉碎到粒度D50＝50μm，之后在温度为2600℃进行低温石墨化24h，破碎分级，去除细粉，得到粒度分布D90/D10＝3.6的石墨前驱体材料；
[0025]步骤S2：将5g金属锂、30g聚烷基硅氧烷添加到100g环己烷有机溶剂中，过滤，80℃真空干燥24h，得到补锂剂；
[0026]步骤S3:将100g石墨前驱体材料、2g补锂剂及其5g羧异丙基纤维素添加到球磨机
中混合均匀，之后升温到400℃预碳化1h进行二次造粒，之后在氩气惰性气氛下升温到1100℃，并通入二氯甲烷碳源气体(流量100ml/min)，进行气相沉积1h，即得。
[0027]对比例1：
[0028]一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0029]与实施例1不同的是，不添加补锂剂，其它与实施例1相同。
[0030]对比例2：
[0031]一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能锂离子电池所用负极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：选择各项同性高的沥青焦粉碎到粒度D50=10
‑
50μm，在温度为2000
‑
2600℃进行低温石墨化6
‑
24h，破碎分级，去除细粉，得到粒度分布D90/D10≤4的石墨前驱体材料;步骤S2：按照质量比金属锂：聚合物：有机溶剂=1
‑
5：10
‑
30：100，将金属锂、聚合物添加到有机溶剂中，过滤，真空干燥，得到补锂剂；步骤S3:按照质量比石墨前驱体材料：补锂剂：粘结剂=100：0.5
‑
2：1
‑
5，将石墨前驱体材料、补锂剂及粘结剂添加到球磨机中混合均匀，升温到300
‑
400℃预碳化1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：周志鹏，
申请(专利权)人：晖阳贵州新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：