一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及制法制造技术

本发明专利技术公开了一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法，是由石油焦颗粒经表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与成型粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压而成型的，其中热处理和搅拌过程对混合物料形成离心挤压力，使得类几何体结构石油焦颗粒的大平面相互对接成型，即得微观平台型结构的石墨颗粒负极材料。本发明专利技术的石墨负极材料具有平台模型、结构稳定性以及强度较好等特点，加强了石墨的体积密度，降低了颗粒在加工过程中结构的二次破坏，可延长石墨颗粒材料在锂电池应用体系中的循环寿命，减少了表面负反应以及反应过程产气、锂枝晶等，大大提升了材料的安全性能。

A Graphite Anode Material for Platform Lithium Ion Batteries and Its Manufacturing Method

The invention discloses a graphite negative electrode material for platform lithium ion batteries and its preparation method, which is formed by homogenization, heat treatment and centrifugal stirring extrusion of petroleum coke particles and forming binder after surface modification of petroleum coke particles. In the process of heat treatment and stirring, centrifugal extrusion force is formed on the mixture material to make petroleum coke particles with geometric structure. Graphite particle negative electrode material with Micro-Platform structure can be obtained by butt forming of large planes. The graphite anode material of the invention has the characteristics of platform model, structural stability and better strength, strengthens the volume density of graphite, reduces the secondary damage of the structure of the particles in the process of processing, prolongs the cycle life of the graphite granular material in the application system of lithium battery, reduces the surface negative reaction, gas generation and lithium dendrite in the reaction process, and greatly improves the material. Safety performance.

【技术实现步骤摘要】
一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及制法
本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法。
技术介绍
锂电能源行业近年来发展迅速，锂电相关产业也同步迅速发展，目前世界禁燃油汽车呼声日渐高涨，燃油车禁止令被全世界多个国家提上日程，为此，致使石墨负极材料需求量也越来越大。石墨负极材料前驱体制备工艺中的重要环节之一就是石墨微观粒子结构成型，这关乎到石墨负极材料综合性能，同时，石墨微观结构模型设计合理性，关乎到石墨材料在动力等领域的应用情况的合理性。在负极材料前驱体结构成型过程中，石墨负极材料的开发必须要以动力汽车锂电池使用关键因子为导向进行设计，从应用角度出发，充电时间、循环寿命、安全性能均为重要考量指标。然而，目前石墨负极材料实际商业化使用的微观结构成型方式相对单一，对微观结构成品的人为控制能力不强，多数存在随机性，或者结构成型后通过后期再加工进行弥补修饰，消耗过多资源，而且后期结构修饰往往会伴随诸多副反应因子的引入，如石墨颗粒表面活性点，官能团变性对材料的安全性能引入新的不确定因素，导致材料的应用以及安全性能得不到保障。有鉴于此，确有必要研究如何筛选以及制备出具有类几何微观结构的石墨原颗粒；如何筛选合适的石墨颗粒粘接剂以保障具有平台型结构成型所需要的流动性；如何通过粘接剂以及石墨原颗粒自身的热反应特性制定热处理方式使二者能充分接触，形成平台型结构；如何通过粘接剂以及石墨原颗粒自身的热反应特性制定合适的成型设备使其形成具备较强结构强度的平台型结构石墨颗粒，进而克服现有石墨负极材料的不足之处。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法，石墨微观颗粒具有平台模型、结构稳定性以及强度较好等特点，加强了石墨的体积密度，降低了颗粒在加工过程中结构的二次破坏，可延长颗粒的循环寿命，减少了表面负反应以及反应过程产气、锂枝晶等，大大提升了材料的安全性能。本专利技术为达到上述目的所采用的技术方案是：一种平台型锂离子电池用石墨负极材料，该平台型锂离子电池用石墨负极材料是由表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压而成型的。这种平台型结构模型石墨负极材料结构，进一步加强石墨颗粒稳定性以及成型结构强度，同时克服石墨负极材料结构在加工过程中的反破坏性，进而加强材料的安全性能，避免石墨颗粒在锂电池模组工作过程中发生副反应。优选地，所述的表面修饰包括对针状石油焦颗粒进行去棱角、研磨和筛分；表面修饰可以减少独立颗粒表面缺陷，避免颗粒成型过程中由于独立颗粒表面缺陷造成平台型颗粒生成缺陷以及影响成型颗粒结构强度。该平台型锂离子电池用石墨负极材料具有平台模型、结构稳定性以及强度较好的石墨化颗粒。优选地，所述的针状石油焦颗粒的中值粒径DV50为5-30μm。优选地，所述的石油焦颗粒与成型粘接剂的质量百分比为石油焦颗粒1-30％、粘接剂70-99％。优选地，所述的成型粘接剂的中值粒径DV50为1-20μm。优选地，所述的成型粘接剂为高分子高聚物粘接剂，高分子高聚物粘接剂为煤、油系沥青或酚醛树脂中一种或多种一种前述的平台型锂离子电池用石墨负极材料的制法，包括下列步骤：S1：对针状石油焦颗粒表面进行修饰，包括去棱角、研磨以及筛选分料，得到修饰后的类几何体结构石油焦颗粒；S2：将类几何体结构石油焦颗粒与成型粘接剂混合进行均质化得到混合物料，之后对混合物料进行热处理，同时在固定热反应容器内对混合物料进行高速搅拌，对混合物料形成离心挤压力，成型粘接剂在强离心力作用下使类几何体结构石油焦颗粒的大平面相互对接成型，即得微观平台型结构的石墨颗粒。优选的成型粘接剂具有良好加热特性，原料均质化后,由结合粘接剂以及石墨颗粒本身加热特性设定合理的热处理过程，热处理过程中物料在固定热反应容器内移动，同时通过搅拌结构以及温度和搅拌线速度的控制,对升温过程中物料产生不同程度的离心挤压力。几何结构独立石墨颗粒在成型过程中，由于接受到较强外力作用下，两个颗粒表面面积较小的平面因外力的作用无法稳定对接，均被切换至颗粒与颗粒表面较大平面与较大平面形成对接，大平面相互对接成型。由于粘接面积较大，如此独立颗粒之间强度也相应达到最大化，为微观平台型结构生成以及生成结构强度提供强有力的保障，同时由于在高线速度条件下形成的二次粒子，成型颗粒表面由于粘接不稳定结构石墨颗粒将大大降低，成型后，配合适当线速度(3-20m/s)，同时随着温度的上升，粘接剂粘接力得到强化，进一步稳定石墨颗粒结构，从而得到具有平台模型、结构稳定性以及强度较好的石墨化颗粒，可大大提升石墨的安全性以及加工和应用性能。优选地，所述的热处理过程为在保护气氛下程序升温，升温速率10～15℃/min，热处理温度范围为25-900℃。优选地，所述的固定热反应容器的内部体积与混合物料的体积占比为3-5:1。优选地，所述的高速搅拌为600～1200r/min。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术的平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法，通过对针状石油焦颗粒表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压而成型的，具有平台模型、结构稳定性以及强度较好的石墨化颗粒。2.本专利技术创新性地通过对石墨颗粒微观结构平台化，相比目前应用的石墨颗粒，可进一步加强石墨的体积密度，可提升石墨应用设计的能量目的以及石墨在加工过程中石墨化装炉量，降低加工成本。3.本专利技术的平台型结构石墨颗粒结构强度以及稳定性更好，可有效降低颗粒在加工过程中结构的二次破坏，可延长颗粒的循环寿命。4.本专利技术的平台型结构石墨颗粒堆积合理，可减少在涂膜后辊压颗粒的破坏程度，降低由于破坏产生新的端面，进而提升了材料的循环寿命，减少表面负反应，减少反应过程产气、锂枝晶等情况，大大提升材料的安全性能。上述是专利技术技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为本实施例1的平台型锂离子电池用石墨负极材料的电镜图片；图2为本实施例1的平台型锂离子电池用石墨负极材料的另一电镜图片；图3为现有技术的常规石墨颗粒涂膜后微观结构示意图；图4为现有技术的常规石墨颗粒涂膜辊压后微观结构示意图；图5为本实施例中修饰后的独立结构的石油焦颗粒微观结构示意图；图6为本实施例中平台型成型石墨颗粒微观结构示意图；图7为本实施例中平台型成型石墨颗粒辊压后微观结构示意图。具体实施方式：为了使本专利技术的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在附图3-7中黑色部分代表为石墨颗粒，图3中的常规石墨颗粒涂膜后微观结构示意图可以看出成型石墨颗粒间内部空隙较多，影响石墨体积密度。图4中的常规石墨颗粒涂膜辊压后微观结构示意图可以看出极片辊压后颗粒被破坏，颗粒移位，产生副反应较强的活性新端面。图5中可以看出修饰后筛选的独立石墨颗粒具有类几何体结构。图6中可以看出平台型成型石墨颗粒内部空隙缺陷小，体积密度大。图7中可以看出平台型成型石墨颗粒粘接面积大，稳定性好，结构强度大，不易被破坏。实施例1：本实施例的一种平台型锂离子电池用石墨负极材料的制法及其石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，该平台型锂离子电池用石墨负极材料是由石油焦颗粒经表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与成型粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压成型而得。

【技术特征摘要】
1.一种平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，该平台型锂离子电池用石墨负极材料是由石油焦颗粒经表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与成型粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压成型而得。2.如权利要求1所述的平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述的表面修饰包括对针状石油焦颗粒进行去棱角、研磨和筛分；该平台型锂离子电池用石墨负极材料具有平台模型、结构稳定性以及强度较好的石墨化颗粒。3.如权利要求1所述的平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述的石油焦颗粒为针状石油焦颗粒，中值粒径DV50为5-30μm。4.如权利要求1所述的平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述的类几何体石油焦颗粒与成型粘接剂的质量百分比为类几何体石油焦颗粒1-30％、粘接剂70-99％。5.如权利要求1所述的平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述的成型粘接剂的中值粒径DV50为1-20μm。6.如权利要求1所述的平台型锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述的成型粘接剂为高分子高聚物粘接剂，高分子高聚物粘接剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：晏荦，彭飞，仰韻霖，
申请(专利权)人：东莞市凯金新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44