本发明专利技术公开了一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法。本材料采用沥青对天然石墨球表面进行包覆，再进行石墨化使材料具有核壳结构，不仅能提升天然石墨的性能并能够大大降低该材料的制造成本。该材料的制造过程：将沥青与洗油的混合液和球化处理后的天然石墨以沥青∶球化石墨＝１∶９～５∶５的质量比例混合均匀，混合温度为常温，并在－０．１ＭＰａ～０ＭＰａ条件下搅拌均匀，制得的混合液在常温下过滤，将所得的滤饼干燥，在保护气氛下炭化，石墨化，最后粉碎、分级，得到包覆石墨。该负极材料生产简单，产品性价比高，循环稳定性好，适合于锂离子二次电池的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于锂离子二次电池的沥青包覆石墨的负极材料及其制备方法。
技术介绍
自从锂离子电池问世以来，其负极材料一直作为材料研究的热点。目前商业化使用的锂 离子电池负极材料均为碳材料，主要是石油焦炭和石墨类材料，其中天然石墨因其高的充放 电容量、良好的充放电平台、来源广泛、成本低而得到广泛应用。但由于天然石墨的石墨化 程度较高，碳微晶的边缘和底面之间的晶体结构及其它物理化学性能差别较大，与电解液反 应的不均匀性较强，而电解液的分解反应主要发生在碳微晶的边缘部分。导致生成的钝化膜 的致密性和均匀性较差，在充电过程中，易发生溶剂化锂离子的共嵌入，引起石墨层的膨胀 和崩溃，增大了不可逆容量。此外天然石墨经过物理或化学方法处理后，存在着与极板的粘 结性能差的缺点，循环充放电过程中易于从极板上脱落，影响了循环寿命，尤其是降低了大 电流充放电时的循环寿命。此外，作为锂离子电池的负极材料，为使锂离子的嵌入一脱出反应顺利进行，须将石墨粉碎至ioo微米以下，而石墨作为一种润滑材料，易于发生层间滑动，造成石墨在粉碎过程中产生晶体结构的改变和破坏，从而影响了石墨材料的充放电容量和大 电流充放电性能。基于上述原因，需要对石墨进行改性处理，以保证首次充放电效率和循环性能。常见的 改性方法有氧化、包覆、镀膜、掺杂，其中包覆法在效果和工业化实现上具有比较优势。该 工艺制得的负极材料生产工艺简单、成本低廉、性能稳定、循环寿命长。
技术实现思路
本专利技术提供了一套制备锂离子电池负极材料的方法，本专利技术制作工艺简单，易于控制； 成本低廉，质量稳定。本专利技术的产物为一种锂离子电池石墨负极材料，所述负极材料为沥青包覆球化石墨，其 粒度D(50)在12 25um之间，石墨层间距在0. 335至0. 345nm之间。得到的负极材料充分 发挥了天然石墨和人造石墨各自的优点，以此材料作负极的锂离子二次电池放电容量高，循 环性能优良和具有较低的生产成本，且工艺简单，易于工业化。本专利技术的沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料采用以下制备方法(1)沥青与洗油的混 合液和球化天然石墨以1: 9~5: 5的质量比例混合均匀；(2)混合温度为常温，并在-0: i MPa 0 MPa条件下搅拌均匀；(3)制得的混合液在常温下过滤，将所得的滤饼干燥，在保护气氛 下炭化，石墨化，最后粉碎、分级，得到包覆石墨。本专利技术的球化天然石墨的平均粒径在3 35n m，振实密度为0. 6 1. 05g/cm3及2. 0 8. 0 m'/g的比表面积。本专利技术的沥青与洗油的混合液为沥青与洗油的混合液，沥青所占体积比例为10% 50%。 本专利技术的球化天然石墨与沥青与洗油的混合液质量比为1:9 9:1。本专利技术的球化天然石墨与沥青与洗油的混合液混合温度为室温，并在-O. 1MPa 0 MPa条 件下搅拌均匀。本专利技术的球化天然石墨与沥青与洗油的混合液过滤温度是常温(20 3(TC)。 本专利技术的过滤后的滤饼在80'C 300'C条件下干燥处理。 附图说明图l是本专利技术沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料的电镜照片。 具体实施例方式实施例1 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入20g中温沥青，在常温，-0. lMPa 压力条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然石墨的搌实密度 为0.90g/cm3，粒度D50=16.1 u m，比表面积为5. 8 m'/g，保持常温，-0. lMPa压力环境进行 充分的搅拌2小时，混合液过滤后，得到的滤饼在12(TC条件下干燥，在惰性气氛氮气(N》 下，升温至110(TC，恒温2小时后，降温至100'C以下，取出，经粉碎、分级后即可得用作 锂离子电池负极的材料。实施例2 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入30g中温沥青，在常温，-0. lMPa 压力条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然石墨的振头'密度 为0. 90g/ cm3，粒度D50=16. 1 u m，比表面积为5. 8 mVg，保持常温，-0. lMPa压力环境进行 充分的搅拌2小时，混合液过滤后，得到的滤饼在120'C条件下干燥，在惰性气氛氮气(A) 下，升温至110(TC，恒温2小时后，降温至10(TC以下，取出，经粉碎、分级后即可得用作 锂离子电池负极的材料。实施例3 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入10g中温沥青，在常温，-0. lMPa 压力条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然石墨的振实密度 为0.90g/cm3,粒度D50=16.1 u m，比表面积为5. 8 m'/g,保持常温，-0. lMPa压力环境进行 充分的搅拌2小时，混合液过滤后，得到的滤饼在120'C条件下干燥，在惰性气氛氮气(N2) 下，升温至110(TC，恒温2小时后，降温至10(TC以下，取出，经粉碎、分级后即可得用作4锂离子电池负极的材料。实施例4 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入20g中温沥青，在常温，-0, 05MPa 压力条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然石墨的振实密度 为0. 90g/ cm3，粒度D50=16.1 w m，比表面积为5. 8 m'/g，保持常温，-O. 05MPa压力环境进 行充分的搅拌2小时，混合液过滤后，得到的滤饼在12(TC条件下干燥，在惰性气氛氮气(N2) 下，升温至110(TC，恒温2小时后，降温至10(TC以下，取出，经粉碎、分级后即可得用作 锂离子电池负极的材料。实施例5 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入20g中温沥青，在常温，常 压条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然石墨的振实密度为 0.90g/cm3，粒度D50-16.;Uin,比表面积为5. 8 m7g，保持常温，常压环境进行充分的搅拌 2小时，混合液过滤后，得到的滤饼在120'C条件下干燥，在惰性气氛氮气(N2)下，升温至 IIOO'C，恒温2小时后，降温至IOO'C以下，取出，经粉碎、分级后即可得用作锂离子电池 负极的材料。实施例6 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入20g中温沥青，升温至120 'C并在-0.1MPa压力条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然 石墨的振实密度为0.90g/cm3，粒度D50=16.1 u m，比表面积为5. 8 mVg，保持120°C， -0. lMPa 压力环境进行充分的搅拌2小时，混合液热过滤后，得到的滤饼在12(TC条件下干燥，在惰 性气氛氮气(N2)下，升温至IIO(TC，恒温2小时后，降温至IOO'C以下，取出，经粉碎、 分级后即可得用作锂离子电池负极的材料。实施例7 在500mL容器内，加入200g的洗油，再加入20g中温沥青，在常温，,.lMPa 压力条件下搅拌至沥青完全溶解后，徐徐加入100g球化天然石墨，球化天然石墨的振实密度 为0.96g/cm3，粒度D50-30ixm，比表面积为4. 4 m7g，保持常温，-0. lMPa压力环境进行充 分的搅拌2小时，混合液过滤后，得到的滤饼在12(TC条件下干燥，在惰性气氛氮气本文档来自技高网...
【技术保护点】
该锂离子电池负极材料的制造过程为沥青混合洗油后形成的混合液与球化天然石墨在负压状态下混合均匀并将沥青与洗油的混合液充分浸渍到球化天然石墨，然后将该混合物过滤，过滤后的滤饼再炭化或石墨化，或先炭化后石墨化，得到沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料。
【技术特征摘要】
1.该锂离子电池负极材料的制造过程为沥青混合洗油后形成的混合液与球化天然石墨在负压状态下混合均匀并将沥青与洗油的混合液充分浸渍到球化天然石墨，然后将该混合物过滤，过滤后的滤饼再炭化或石墨化，或先炭化后石墨化，得到沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料。2. 根据权利要求l所述的沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于球化天然石墨与沥青混合液浸渍温度为常温(20 30°C)，并在-0.1MPa 0MPa条件卜搅拌 并均匀浸渍。3. 根据权利要求2所述沥青包覆石墨的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于沥青 混合液为沥青与洗油的混合液，其中沥青可以是煤或者石油副产物的沥青，可...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾永平，计同训，王圆方，丁艳青，江斌，代建国，
申请(专利权)人：天津市铁诚电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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