一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法技术

本发明专利技术是一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，涉及锂离子电池负极材料领域，步骤如下：制备石墨粉末；石墨粉末与催化剂混合；石墨化处理得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。本发明专利技术通过催化石墨化法得到的高容量石墨负极，容量360mAh/g以上，能够有效缓解石墨作为负极容量低的问题，满足了使用需求，该方法工艺条件简单，制备条件可控，适合进行规模化生产开发。

Preparation of graphite anode material for high capacity lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池负极材料
，尤其涉及一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、适应性强、使用寿命长、安全性能好和绿色环保等特点，在新能源材料领域中尤为受到青睐。锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，其中负极材料是影响锂离子电池容量发挥的关键因素之一，因此也一直是新能源材料领域的研究重点。而人造石墨具有较高的比容量，循环性能、低温充放电性能以及较高的性价比，因此，已成为目前中低端负极材料的主要原料。同软碳与硬碳相比，石墨材料在比容量、放电平台和成本等方面具有较为明显的优势。锂离子插入石墨层间形成Li6C嵌入化合物，具有372mAh/g理论容量。目前石墨作为负极存在容量低的问题，石墨化后人造石墨放电容量低于360mAh/g，无法满足使用需求。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术的不足，而提供一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法。本专利技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.01-0.2：0.7-1.1：0.1-0.2的质量比放入混批机中进行混合1-3h，形成固相包覆混合物，混批机频率30-50Hz，得到石墨粉末；(2)将得到的石墨粉末与催化剂混合后，抽真空在150-250℃下加热搅拌0.5-1h，真空度为500-2000Pa，搅拌速度为2000-3500rpm；(3)将加入催化剂的粉体进行石墨化处理10-48h，炭化温度为2000-2500℃，得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。作为优选，所述步骤(1)中的焦粉为石油焦粉或针状焦粉进行机械或气流粉碎过的粉末，所述焦粉的粒度为D50＝2-10um，灰分小于0.5％，pH＝7-8，中间相碳微球生球挥发分为10％，灰分小于0.5％，粒度为D50＝10-15um。作为优选，所述步骤(2)中所述催化剂为铁的氧化物、硼的碳化物、铁的碳化物、碳化硅中的一种或多种。作为优选，所述步骤(3)中所述石墨化温度为2000-2500℃。上述所制备的高容量锂离子电池石墨负极材料在锂离子电池负极材料的应用。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法，通过催化石墨化法得到的高容量石墨负极，容量360mAh/g以上，能够有效缓解石墨作为负极容量低的问题，满足了使用需求，该方法工艺条件简单，制备条件可控，适合进行规模化生产开发。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明：一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.01-0.2：0.7-1.1：0.1-0.2的质量比放入混批机中进行混合1-3h，形成固相包覆混合物，混批机频率30-50Hz，得到石墨粉末；(2)将得到的石墨粉末与催化剂混合后，抽真空在150-250℃下加热搅拌0.5-1h，真空度为500-2000Pa，搅拌速度为2000-3500rpm；(3)将加入催化剂的粉体进行石墨化处理10-48h，炭化温度为2000-2500℃，得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。作为优选，所述步骤(1)中的焦粉为石油焦粉或针状焦粉进行机械或气流粉碎过的粉末，所述焦粉的粒度为D50＝2-10um，灰分小于0.5％，pH＝7-8，中间相碳微球生球挥发分为10％，灰分小于0.5％，粒度为D50＝10-15um。作为优选，所述步骤(2)中所述催化剂为铁的氧化物、硼的碳化物、铁的碳化物、碳化硅中的一种或多种。作为优选，所述步骤(3)中所述石墨化温度为2000-2500℃。上述所制备的高容量锂离子电池石墨负极材料在锂离子电池负极材料的应用。实施例1一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，焦粉为石油焦粉或针状焦粉进行机械或气流粉碎过的粉末，所述焦粉的粒度为D50＝10um，灰分小于0.5％，pH＝7，中间相碳微球生球挥发分为10％，灰分小于0.5％，粒度为D50＝10um，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.01：0.7：0.1的质量比放入混批机中进行混合1h，形成固相包覆混合物，混批机频率30Hz，得到石墨粉末；(2)将得到的石墨粉末与催化剂混合后，抽真空在200℃下加热搅拌1h，真空度为1000Pa，搅拌速度为2000rpm，催化剂为铁的氧化物；(3)将加入催化剂的粉体进行石墨化处理48h，石墨化温度为2000℃，炭化温度为2500℃，得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。上述所制备的高容量锂离子电池石墨负极材料在锂离子电池负极材料的应用。组装半电池，在0.1C倍率下测试充放电性能，未加铁的氧化物的催化剂石墨化粉体半电池稳定放电比容量为345mAh/g，加入铁的氧化物的催化剂之后的石墨化粉体半电池稳定放电比容量为365mAh/g。实施例2一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，焦粉为石油焦粉或针状焦粉进行机械或气流粉碎过的粉末，所述焦粉的粒度为D50＝2um，灰分小于0.5％，pH＝8，中间相碳微球生球挥发分为10％，灰分小于0.5％，粒度为D50＝15um，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.01：0.7：0.1的质量比放入混批机中进行混合2h，形成固相包覆混合物，混批机频率35Hz，得到石墨粉末；(2)将得到的石墨粉末与催化剂混合后，抽真空在150℃下加热搅拌1h，真空度为1000Pa，搅拌速度为2000rpm，催化剂为硼的碳化物；(3)将加入催化剂的粉体进行石墨化处理48h，石墨化温度为2200℃，炭化温度为2300℃，得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。上述所制备的高容量锂离子电池石墨负极材料在锂离子电池负极材料的应用。组装半电池，在0.1C倍率下测试充放电性能。实施例3一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，焦粉为石油焦粉或针状焦粉进行机械或气流粉碎过的粉末，所述焦粉的粒度为D50＝8um，灰分小于0.5％，pH＝7，中间相碳微球生球挥发分为10％，灰分小于0.5％，粒度为D50＝12um，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.2：1.1：0.2的质量比放入混批机中进行混合2h，形成固相包覆混合物，混批机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.01-0.2：0.7-1.1：0.1-0.2的质量比放入混批机中进行混合1-3h，形成固相包覆混合物，混批机频率30-50Hz，得到石墨粉末；/n(2)将得到的石墨粉末与催化剂混合后，抽真空在150-250℃下加热搅拌0.5-1h，真空度为500-2000Pa，搅拌速度为2000-3500rpm；/n(3)将加入催化剂的粉体进行石墨化处理10-48h，炭化温度为2000-2500℃，得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高容量锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将正常石墨生产中的整形机、粉碎机中的焦粉，与经过粉碎过的石墨膨胀粉末、中间相碳微球生球、粘结剂以1：0.01-0.2：0.7-1.1：0.1-0.2的质量比放入混批机中进行混合1-3h，形成固相包覆混合物，混批机频率30-50Hz，得到石墨粉末；
(2)将得到的石墨粉末与催化剂混合后，抽真空在150-250℃下加热搅拌0.5-1h，真空度为500-2000Pa，搅拌速度为2000-3500rpm；
(3)将加入催化剂的粉体进行石墨化处理10-48h，炭化温度为2000-2500℃，得到石墨化粉体即高容量锂离子电池石墨负极材料。


2.根据权利要求1所述的一种高容量锂离子电池石墨负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，
申请(专利权)人：内蒙古瀚璞科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙;15