一种高容量中间相炭微粉的制备方法技术

本发明专利技术涉及中间相炭微粉制备技术领域，具体地说是一种高容量中间相炭微粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、粉碎预处理；(2)、混合；(3)、热等静压处理；(4)、催化石墨化高温处理；所述的粘合剂为石油沥青、煤沥青中的一种；所述的石墨化催化剂为硅、铁、锡或硼中的一种元素或多种元素的碳化物或氧化物中的一种或多种。本发明专利技术与现有技术相比，制备方法简单可行，适用于工业化生产；制备的高容量中间相炭微粉充放电倍率高和循环性能好，其制成的扣式电池的综合性能优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中间相炭微粉制备
，具体地说是一种高容量中间相炭微粉的制备方法。
技术介绍
中间相炭石墨化产品是一种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LiC6的可逆储锂容量可达到372mAh/g，中间相炭的可逆储锂容量却只有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、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。中间相炭经催化石墨化、掺杂等方法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)《材料研究学报》Vol.21No.4P.404-408(2007年)报道了催化热处理锂离子电池用中间相炭，有效地缓解了碳表面的不可逆电化学反应；(2)美国专利US2006001003报道了催化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。上述文献报道的各种改进方法的不足是，或者制取过程复杂化，或者添加的成分不易获得，或者产品收得率不十分显著，增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种进一步提高中间相炭微粉的充放电倍率，改善材料的循环性能的制备方法。为实现上述目的，设计一种高容量中间相炭微粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、粉碎预处理：将中间相炭微球生球原料粉碎预处理成粒径为20～40μm的中间相炭微球生球粉；(2)、混合：将中间相炭微球生球粉、能够石墨化的粘合剂及石墨化催化剂混合均匀；所述能够石墨化的粘合剂的用量为中间相炭微球生球粉重量的5～50％；所述石墨化催化剂的用量为中间相炭微球生球粉重量的1～10％；(3)、热等静压处理：加热捏合热等静压成形得捏合物的成形体；所述加热捏合的加热温度为低于所述能够石墨化的粘合剂的交联温度并且在所述能够石墨化的粘合剂的软化点温度以上10～80℃，捏合时间为1～2小时；(4)、催化石墨化高温处理：以2800～3200℃进行催化石墨化高温处理24～48小时，即可得高容量中间相炭微粉；所述的粘合剂为石油沥青、煤沥青中的一种；所述的石墨化催化剂为硅、铁、锡或硼中的一种元素或多种元素的碳化物或氧化物中的一种或多种。所述的粘合剂的粒径为0.1mm以下。所述加热捏合的加热温度为160～180℃。所述的捏合物的成形体为厚度为2～5mm的片状物，将压片粉碎成粒径为5～100μm的颗粒后，再热等静压成块状。所述石墨化催化剂的用量更佳地为中间相炭微球生球粉重量的3～8％。所述的催化石墨化高温处理在石墨化加工炉中进行。本专利技术与现有技术相比，制备方法简单可行，适用于工业化生产；制备的高容量中间相炭微粉充放电倍率高和循环性能好，其制成的扣式电池的综合性能优良，主要有以下优点：电化学性能好，放电容量在360mAh/g以上，不可逆容量小于20mAh/g；放电平台及平台保持率较高；大电流充放电性能较好，倍率充电，5C/0.2C，大于90％，倍率放电，10C/0.2C，大于85％；循环性能好，300次循环，容量保持≥90％；安全性较好，130℃/60分钟，不爆、不涨；对电解液及其它添加剂适应性较好；产品性质稳定，批次之间几乎没有差别。附图说明图1为本专利技术实施例2的中间相炭微粉的充放电曲线。图2为本专利技术实施例2的中间相炭微粉的循环曲线。具体实施方式现结合实施例对本专利技术作进一步地说明。实施例中的原料均为常规市售产品。所述石油沥青为大连明强化工材料有限公司生产的MQ-100中温沥青；所述煤沥青为河南博海化工有限公司生产的中温沥青。实施例1将中间相炭微球生球原料粉碎预处理得粒径为20μm的中间相炭微球生球粉；搅拌下交替加入中间相炭微球生球粉200kg和石墨化催化剂SiO216kg混合均匀，与0.1mm以下的石油沥青60kg到捏合锅中混合；以160℃进行捏合处理1小时，捏合结束后，在压片机中压成4mm片状，再粉碎成粒径小于100μm的颗粒，热等静压成块状；再以2800℃进行36小时催化石墨化高温处理，制得颗粒粒径D50为17.8μm的中间相炭微粉，其半电池容量362.5mAh/g，首次效率95.8％。实施例2将中间相炭微球生球原料粉碎预处理得粒径为30μm的中间相炭微球生球粉；搅拌下交替加入中间相炭微球生球粉200kg和石墨化催化剂SiC6kg混合均匀，与0.1mm以下的石油沥青粉20kg到捏合锅中混合；以160℃进行捏合处理1小时，捏合结束后，在压片机中压成3mm的片状，再粉碎成粒径小于100μm的颗粒，热等静压成块状。再以3000℃进行48小时催化石墨化高温处理，制得颗粒粒径D50为18.3μm中间相炭微粉，其半电池容量363.1mAh/g，首次效率95.2％。实施例3将中间相炭微球生球原料粉碎预处理得粒径为25μm的中间相炭微球生球粉；搅拌下交替加入中间相炭微球生球粉200kg和石墨化催化剂SiO210kg混合均匀，与0.1mm以下的煤沥青粉100kg到捏合锅中混合；以160℃进行捏合处理1小时，捏合结束后，在压片机中压成5mm的片状，再粉碎成粒径小于100μm的颗粒，热等静压成块状；再以3200℃进行48小时催化石墨化高温处理，制得颗粒粒径D50为17.4μm中间相炭微粉，其半电池容量365.0mAh/g，首次效率95.6％。实施例4将中间相炭微球生球原料粉碎预处理得粒径为30μm的中间相炭微球生球粉；搅拌下交替加入中间相炭微球生球粉200kg和石墨化催化剂Fe2O32kg混合均匀，与0.1mm以下的煤沥青粉10kg到捏合锅中混合；以160℃进行捏合处理2小时，捏合结束后，在压片机中压成5mm的片状，再粉碎成粒径小于100μm的颗粒，热等静压成块状；再以2800℃进行48小时催化石墨化高温处理，制得颗粒粒径D50为5.6μm中间相炭微粉，其半电池容量366.7mAh/g，首次效率95.0％。实施例5将中间相炭微球生球原料粉碎预处理得粒径为35μm的中间相炭微球生球粉；搅拌下交替加入中间相炭微球生球粉200kg和石墨化催化剂(B2O3)20kg混合均匀，与0.1mm以下的石油沥青粉55kg到捏合锅中混合；以170℃进行捏合处理1.5小时，捏合结束后，在压片机中压成2mm的片状，粉碎成粒径小于100μm的颗粒，热等静压成块状；再以3200℃进行24小时催化石墨化高温处理，制得颗粒粒径D50为30.4μm中间相负极炭微粉，其半电池容量362.4mAh/g，首次效率95.8％。实施例6将中间相炭微球生球原料粉碎预处理得粒径为40μm的中间相炭微球生球粉；搅拌下交替加入中间相炭微球生球粉200kg和石墨化催化剂(SiC)1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高容量中间相炭微粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、粉碎预处理：将中间相炭微球生球原料粉碎预处理成粒径为20～40μm的中间相炭微球生球粉；(2)、混合：将中间相炭微球生球粉、能够石墨化的粘合剂及石墨化催化剂混合均匀；所述能够石墨化的粘合剂的用量为中间相炭微球生球粉重量的5～50％；所述石墨化催化剂的用量为中间相炭微球生球粉重量的1～10％：(3)、热等静压处理：加热捏合热等静压成形得捏合物的成形体；所述加热捏合的加热温度为低于所述能够石墨化的粘合剂的交联温度并且在所述能够石墨化的粘合剂的软化点温度以上10～80℃，捏合时间为1～2小时；(4)、催化石墨化高温处理：以2800～3200℃进行催化石墨化高温处理24～48小时，即可得高容量中间相炭微粉；所述的粘合剂为石油沥青、煤沥青中的一种；所述的石墨化催化剂为硅、铁、锡或硼中的一种元素或多种元素的碳化物或氧化物中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种高容量中间相炭微粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、粉碎预处理：将中间相炭微球生球原料粉碎预处理成粒径为20～40μm的中间相炭微球生球粉；(2)、混合：将中间相炭微球生球粉、能够石墨化的粘合剂及石墨化催化剂混合均匀；所述能够石墨化的粘合剂的用量为中间相炭微球生球粉重量的5～50％；所述石墨化催化剂的用量为中间相炭微球生球粉重量的1～10％：(3)、热等静压处理：加热捏合热等静压成形得捏合物的成形体；所述加热捏合的加热温度为低于所述能够石墨化的粘合剂的交联温度并且在所述能够石墨化的粘合剂的软化点温度以上10～80℃，捏合时间为1～2小时；(4)、催化石墨化高温处理：以2800～3200℃进行催化石墨化高温处理24～48小时，即可得高容量中间相炭微粉；所述的粘合剂为石油沥青、煤沥青中的一种；...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢秋生，仲林，陈然，李念民，
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