一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法。所述方法包括以下步骤：(1)将高分子材料与水混合，加热，制备得到粘接剂；(2)将制备石墨负极材料的原材料微粉与步骤(1)的粘接剂混合，混捏，得到混合物料；(3)将步骤(2)的混合物料进行压型，得到压型品；(4)将步骤(3)的压型品进行烘干；(5)对步骤(4)的烘干后的物料进行高温石墨化处理。所述方法是采用不含苯环且能溶于水的高分子材料作粘接剂，将微粉压型成块体，大幅度提高了密度，坩埚的装料量增加50‑80％，大幅度降低石墨化成本。并且，通过压型可以明显减少作业环境中的粉尘，改善生产环境。

A preparation method for reducing graphitization cost of graphite anode material

【技术实现步骤摘要】
一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池碳负极材料
，特别是涉及一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法。
技术介绍
锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，成为上世纪九十年代以来继镍氢电池之后的新一代二次电池。在锂离子电池技术的开发过程中，电池品质不断提高，生产成本不断下降。在对锂离子电池技术进步的贡献中负极材料起了很大作用。目前商品化锂离子电池的负极材料仍然是石墨类材料占主导地位，人造石墨负极用的原材料例如石油焦、针状焦和沥青焦价格低，是目前广泛使用的人造石墨负极用的原材料，但其容量比较低，必须经高温石墨化热处理来提高其容量才能应用于锂离子电池负极材料；天然石墨负极用的原材料例如鳞片石墨和微晶石墨中的A12O3、SiO2、Fe2O3等杂质含量高，需要采用高温石墨化将这些杂质去除。因此，高温石墨化是制备石墨负极材料重要的工艺之一。现有的石墨类负极材料制备过程首先将原材料粉碎，制成粒径3-60μm的微粉，然后将微粉装入石墨坩埚内，再将坩埚放入石墨化炉中进行石墨化处理。但是微粉在坩埚松装密度低，这将降低石墨化炉的装料量，从而增加负极材料的石墨化成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法，所述制备方法能提高石墨化炉的装料量，显著降低负极材料石墨化的成本，且制备得到的负极材料组成的锂离子电池的性能与现有的负极材料组成的锂离子电池相当，即首次放电性能和循环性能基本没有变化。本专利技术目的通过如下技术方案得以实现：一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将高分子材料与水混合，加热，制备得到粘接剂；(2)将制备石墨负极材料的原材料微粉与步骤(1)的粘接剂混合，混捏，得到混合物料；(3)将步骤(2)的混合物料进行压型，得到压型品；(4)将步骤(3)的压型品进行烘干；(5)对步骤(4)的烘干后的物料进行高温石墨化处理。根据本专利技术，步骤(1)中，所述高分子材料选自不含有苯环且能溶于水的高分子材料，优选聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚氧乙烯(PEO)和聚丙烯酸中的至少一种。本专利技术中，当所述高分子材料选自不含有苯环且能溶于水的高分子材料时，其石墨化后残碳率很低，对最终产品的性能基本不会造成影响。根据本专利技术，步骤(1)中，所述混合是在搅拌条件下进行的，所述搅拌的转速度为30-150r/min，优选为50-100r/min。所述搅拌的时间为30-300min，进一步优选为60-200min。根据本专利技术，步骤(1)中，所述高分子材料与水的质量比为(0.5-3):100，例如为0.5:100、1:100、2:100和3:100；所述加热的温度为90-95℃。根据本专利技术，步骤(2)中，所述制备石墨负极材料的原材料微粉选自石油焦煅后焦、针状焦煅后焦、沥青焦煅后焦、天然石墨(如鳞片石墨和微晶石墨)中的至少一种。所述石油焦煅后焦、针状焦煅后焦、沥青焦煅后焦、天然石墨(如鳞片石墨和微晶石墨)的来源没有特别的限定，例如可以商业途径购买的。根据本专利技术，步骤(2)中，所述微粉的粒径3-60μm，优选5-40μm。根据本专利技术，步骤(2)中，所述粘接剂与微粉的质量比为(5-10):100，例如为5:100、6:100、7:100、8:100、9:100或10:100。根据本专利技术，步骤(2)中，所述混捏是在滚动搅拌下进行，所述混捏的过程可以使微粉与粘接剂充分接触，将粘接剂包覆在微粉表面。根据本专利技术，步骤(3)中，所述压型例如采用挤压成型、模压成型和冷等静压成型中的至少一种。根据本专利技术，步骤(3)中，所述压型品的体密度为1.5-1.8g/cm3。根据本专利技术，步骤(3)中，所述压型品的形状可根据实际需要选择，可以为圆柱体和/或方块体。根据本专利技术，步骤(4)中，所述烘干的温度为120-160℃。根据本专利技术，步骤(5)中，所述高温石墨化处理的温度为2700-2900℃，例如为2800℃。本专利技术中，所述原材料微粉不经粘结剂粘结处理，仅经过压制过程是无法形成块体结构的，避免了石墨化后再次粉碎的工艺，减少了制备成本，因此，经过高温石墨化处理的负极材料无需经过进一步的粉碎，可以直接作为负极材料使用。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法。所述方法是采用不含苯环且能溶于水的高分子材料作粘接剂，将微粉压型成块体，大幅度提高了密度，坩埚的装料量增加50-80％，大幅度降低石墨化成本；同时本专利技术的方法还避免了石墨化后再次粉碎的工艺，减少制备成本。并且，通过压型可以明显减少作业环境中的粉尘，改善生产环境。具体实施方式下文将结合具体实施例对本专利技术的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1(1)将1g聚乙烯醇加入100g水中，以100r/min转速搅拌60min后升温到95℃，继续搅拌60min制得粘接剂；(2)将100g粒径为3-60μm的针状焦煅后焦微粉加入10g上述粘接剂进行混捏，得到混捏料；(3)将步骤(2)的混捏料进行模压成型，得到压型品；(4)将步骤(3)的压型品在120℃烘干，得产品1。实施例2(1)将0.5g聚丙烯酰胺加入100g水中，以120r/min转速搅拌40min后升温到90℃，继续搅拌100min制得粘接剂；(2)将100g粒径为3-60μm的石油焦煅后焦微粉加入6g上述粘接剂进行混捏，得到混捏料；(3)将步骤(2)的混捏料进行挤压成型，得到压型品；(4)将步骤(3)的压型品在150℃下烘干，得产品2。实施例3(1)将2g聚乙二醇加入100g水中，以150r/min转速搅拌50min后升温到95℃，继续搅拌60min制得粘接剂；(2)将100g粒径为3-60μm的沥青焦煅后焦微粉加入8g上述粘接剂进行混捏，得到混捏料；(3)将步骤(2)的混捏料进行模压成型，得到压型品；(4)将步骤(3)的压型品在120℃烘干，得产品3。实施例4(1)将3g聚丙烯酸加入100g水中，以120r/min转速搅拌100min后升温到95℃，继续搅拌60min制得粘接剂；(2)将100g粒径为3-60μm的天然鳞片石墨微粉加入10g上述粘接剂进行混捏，得到混捏料；(3)将步骤(2)的混捏料进行冷等静压成型，得到压型品；(4)将步骤(3)的压型品在120℃烘干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法，所述方法包括以下步骤：/n(1)将高分子材料与水混合，加热，制备得到粘接剂；/n(2)将制备石墨负极材料的原材料微粉与步骤(1)的粘接剂混合，混捏，得到混合物料；/n(3)将步骤(2)的混合物料进行压型，得到压型品；/n(4)将步骤(3)的压型品进行烘干；/n(5)对步骤(4)的烘干后的物料进行高温石墨化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低石墨负极材料石墨化成本的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将高分子材料与水混合，加热，制备得到粘接剂；
(2)将制备石墨负极材料的原材料微粉与步骤(1)的粘接剂混合，混捏，得到混合物料；
(3)将步骤(2)的混合物料进行压型，得到压型品；
(4)将步骤(3)的压型品进行烘干；
(5)对步骤(4)的烘干后的物料进行高温石墨化处理。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述高分子材料选自不含有苯环且能溶于水的高分子材料，优选聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚氧乙烯(PEO)和聚丙烯酸中的至少一种。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述混合是在搅拌条件下进行的，所述搅拌的转速度为30-150r/min，所述搅拌的时间为30-300min。


4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其中，步骤(1)中，所述高分子材料与水的质量比为(0.5-3):100；所述加热的温度为90-95℃。


5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴其修，
申请(专利权)人：广东东岛新能源股份有限公司，湛江市聚鑫新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44