本发明专利技术公开了一种锂电池用热等静压中间相石墨负极材料的制备方法，其包括如下步骤：①以自焙性中间相炭微球为原料预成型；②热等静压；③石墨化；④粉碎分级。本发明专利技术有别于现有技术的生产方法，其中自焙性中间相炭微球经过模压预成型、热等静压和石墨化高温处理，粉碎分级。所制备的产品压实密度高，放电容量高，循环膨胀小，循环寿命长。经本发明专利技术制得的锂离子电池负极材料，其压实密度大于1.60g/cm3，首次放电容量在 355mAh/g以上，首次充放电效率在92% 以上，循环膨胀小于6%（45℃，400周），循环寿命大于90%（500周）。本发明专利技术还涉及通过上述制备方法制得的石墨负极材料以及包括所述石墨负极材料的电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤其涉及 一种以自焙性中间相炭微球为原料预成型及热等静压处理的中间相石墨负极材料的制备 方法及由该方法制得的石墨负极材料。本专利技术还涉及包括所述石墨负极材料的电池。
技术介绍
中间相炭微球石墨化产品是优良的锂离子电池负极材料，近年来，锂离子电池在 移动电话、笔记本电脑、数码摄像机和便携式电器上得到了大量应用。锂离子电池有能量密 度大、工作电压高、体积小、质量轻、无污染、快速充放电、循环寿命长等方面的优异性能，是 21世纪发展的理想能源。 中间相炭微球作为锂离子二次电池的负极材料，具有电位低且平坦性好、比重大、 初期的充放电效率高以及加工性好等特点。理论上LiC6K可逆储锂容量可达到372mAh/g， 但是大多数的人造石墨负极材料的储锂容量一般在300mAh/g左右，中间相炭微球的可逆 储锂容量在310mAh/g左右，负极材料的容量还有上升的空间。 随着电子信息产业的迅猛发展，各种产品对小型化、轻量化的要求不断提高，对锂 离子二次电池大容量、快速充电等高性能的要求日益迫切。锂离子电池容量的提高主要依 赖炭负极材料的发展和完善，因此提高锂离子电池负极材料的比容量、降低比表面积、减少 首次不可逆容量及改善循环稳定性一直是研究开发的重点。 中间相炭微球热等静压成型、催化石墨化等方法处理处理可以有效地提高锂离子 二次电池用负极材料品质，不但可以提高石墨的可逆储锂容量，而且能够改善材料的循环 性能。文献：（1)《金属材料与冶金工程》Vol. 35 No. I P. 6-9 (2007年）报道了对中间相炭 微球进行改性；（2)《材料研究学报》Vol. 21 No. 4 P. 404-408 (2007年）报道了热处理锂 离子电池用中间相炭微球，有效地缓解了碳表面的不可逆电化学反应；（3)US2006001003 报道了石墨化处理人造石墨类负极材料的方法，能改善快速充放电性能和循环性能。 当石墨负极材料高压实密度使用时存在的问题是，由于石墨负极材料破裂和暴露 出与电解液反应的更多的表面积，加速与电解液的反应，导致充放电效率的降低。 另外，由于高压实密度导致颗粒容易破碎，在电极中充当锂离子通道的的空间减 少，损坏锂离子迁移性，导致负荷特性下降。 因此，为了提高锂离子电池的放电容量，不仅需要增加活性物质的容量，而且需要 使负极材料在更高压实密度下使用，以及抑制电池充电时的膨胀，维持充放电效率和负荷 特性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题即是提高石墨负极材料的压实密度，减少石墨颗粒内部 孔隙，降低膨胀从而改善材料的循环性能。本专利技术提供一种高压实密度锂离子电池用石墨 负极材料的制备方法。 本专利技术的专利技术人对锂电池用中间相石墨负极材料进行大量研究。结果发现，采用 特定结构石墨颗粒作为负极材料，当以高压实密度使用时，可以得到解决上述技术问题的 锂离子电池。该锂电池具有大的充放电容量，充放电效率高，充电时只有小量的膨胀，从而 完成本专利技术。本专利技术的另一方面，提供一种制备锂离子电池用热等静压中间相石墨负极材 料的方法，其包括如下步骤：①以自焙性中间相炭微球为原料预成型；②热等静压；③石墨 化；④粉碎分级。 其中，步骤①中所述的自焙性中间相炭微球为自焙性浙青中间相炭微球，自焙性 中间相炭微球的粒径为5~20 μ m，所述的预成型采用模压成型方法，该模压成型的压力为 5 ~50MPa。 步骤②中所述的热等静压成形处理可以改善石墨负极材料循环膨胀及延长循环 使用寿命。所述的热等静压处理的温度为500~KKKTC，压力为50~lOOMPa，时间为1~ 10小时。 步骤③中所述的石墨化高温处理工艺可以利用现有技术，采用常规的石墨化加工 炉，石墨化温度控制在2800~3000°C。 至于步骤④所述的粉碎分级处理，没有特别限制，可以使用鄂式破碎机进行粗粉 碎。微粉碎时，使用潍坊正远粉体工程设备有限公司生产的HHJ-10实验室超细机械粉碎机 粉碎分级，调整分级轮转速，确保颗粒粒径和特定形貌能够满足本专利技术的要求。 由本专利技术的制备方法可以有效地解决现有技术中存在的问题。所述的石墨是一种 以自焙性中间相炭微球为原料预成型及热等静压处理的中间相石墨负极材料。其中自焙性 中间相炭微球模压预成型、热等静压处理、石墨化高温处理和粉碎分级过程工艺简便易行， 原料来源广泛且成本低廉。由于采用了模压预成型、热等静压处理和粉碎分级等方法，导致 制得的产品压实密度高，放电容量大和循环性能好，其性能参数如下表1所示： 表1由此可见，本专利技术的石墨负极材料能够有效地改善了加工性能，提高了放电容量和循 环效率，其制成的扣式电池的综合性能优良。本专利技术所述的石墨负极材料主要有以下优点： ①压实密度较高，大于或等于1.60 g/cm3;②电化学性能好，放电容量在355 mAh/g以上；③ 放电平台及平台保持率较高；④大电流充放电性能较好；⑤循环性能好（500次循环，容量 保持> 90%);⑥安全性较好（130°C /60分钟，不爆、不涨）;⑦对电解液及其它添加剂适应性 较好；⑧产品性质稳定，批次之间几乎没有差别。 相应地，本专利技术还涉及电池，其包括上述的石墨负极材料。【附图说明】 图1为本专利技术所述的石墨负极材料的循环性能曲线。【具体实施方式】 下面用实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术并不受其限制，实施例中的原料均 为常规市售产品。 实施例1 以自焙性中间相炭微球粉末(粒径12. 5Mm)为原料，在模压机中以25MPa模压压力预成 型，放入热等静压机中，采用氩气气体介质，升温加压，于500°C焙烧温度和50MPa压力下保 温1小时，然后自然降温，再进行石墨化高温处理（2800°C)。并进行粉碎分级，制得锂离子 电池负极热等静压中间相石墨材料。半电池容量356. 5mAh/g，首次效率92. 8%，压实密度 L 67g/cm3。 实施例2 以自焙性中间相炭微球粉末(粒径12. 5Mm)为原料，在模压机中以50MPa模压压力预成 型，放入热等静压机中，采用氩气气体介质，升温加压，于500°C焙烧温度和50MPa压力下保 温1小时，然后自然降温，再进行石墨化高温处理（3000°C)。并进行粉碎分级，制得锂离子 电池负极热等静压中间相石墨材料。半电池容量358. ImAh/g，首次效率93. 2%，压实密度 1 · 61g/cm3 〇 实施例3 以自焙性中间相炭微球粉末(粒径12. 5Mm)为原料，在模压机中以25MPa模压压力预成 型，放入热等静压机中，采用氩气气体介质，升温加压，于500°C焙烧温度和60MPa压力下保 温1小时，然后自然降温，再进行石当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂电池用热等静压中间相石墨负极材料及其制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：①以自焙性中间相炭微球为原料预成型；②热等静压；③石墨化；④粉碎分级。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢秋生，罗才坤，陈志明，薄维通，江伟伟，
申请(专利权)人：上海杉杉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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