一种人造石墨负极材料、制备方法、应用和电池技术

本发明专利技术公开了一种人造石墨负极材料、制备方法、应用和电池。该人造石墨负极材料的制备方法包括下述步骤：(1)粒径D50为13.5～17.5μm的石墨碎经电除磁，得到前驱体A；(2)所述前驱体A与包覆剂经改性，得到前驱体B，所述包覆剂的固化温度为80

【技术实现步骤摘要】
一种人造石墨负极材料、制备方法、应用和电池


[0001]本专利技术具体涉及一种人造石墨负极材料、制备方法、应用和电池。

技术介绍

[0002]1990年，Sony公司首次将锂离子电池负极碳材料商业化，因其具有高能量密度、长循环、无记忆效应及绿色环保等特点，在3C类电子便携产品和新能源汽车及其它社会领域得到了广泛应用。其中负极材料作为锂离子电池的主要成分，现已经存在天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、石墨烯和碳纳米管等体系。其中人造石墨作为负极材料，具有循环性能和倍率性能好，对电解液的选择性好等优点。随着技术的发展，负极材料的发展方向是快充性能的提升与低成本产品的开发，就市面上的产品而言，降低成本的压力显而易见，因此兼具高性能和低成本的产品的开发是重中之重。
[0003]石墨碎是指炭素制品在石墨化后产生的副产品及石墨化品在加工时的切削碎等物料的统称。在不同的资料和文献中，石墨碎的定义也不同，一种是石墨颗粒不是很大的都称为石墨碎(如石墨粉)，另外一种说法是有一定的大小，成块状的石墨产品为石墨碎。目前石墨碎通常用作添加剂和导电材料应用于在炼钢和铸造工业，也可用作人造石墨负极原料，但其处理方法复杂，成本较高，造成了资源的浪费，且用于制备原料的石墨碎的来源局限性较大。若能将石墨碎进行资源化利用，既可以减轻后处理的压力，又能实现资源的高效利用。
[0004]专利CN103346294B公开了一种人造石墨负极材料的制备方法，采用超高功率石墨电极碎和超高接头石墨碎球化后作为包覆基体材料，但此原料为电极制造过程中的副产物，其来源渠道较为单一，且该方法包含了石墨化工序，该工序价格较高(价格1.2～1.6万/吨)，周期较长(最短30天)。
[0005]因此，研发一种振实密度高、循环性能好、首次效率满足现有人造石墨使用需求，同时加工周期短，制备成本低的人造石墨负极材料及其制备方法是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所解决的技术问题在于克服现有技术中人造石墨成本较高，副产品无法有效利用造成浪费等缺陷，从而提供一种人造石墨负极材料、制备方法、应用和电池。本专利技术制备人造石墨负极材料的方法简单、易操作，利用人造石墨的副产品石墨碎作为原料，降低生产成本，同时该人造石墨负极材料的振实密度高，比表面积小，放电容量大，首次效率高，循环性能好，能够满足人造石墨负极材料的使用要求。
[0007]本专利技术主要通过以下技术方案解决上述技术问题：
[0008]本专利技术提供了一种人造石墨负极材料的制备方法，其包括下述步骤：
[0009](1)粒径D50为13.5～17.5μm的石墨碎经电除磁，得到前驱体A；
[0010](2)所述前驱体A与包覆剂经改性，得到前驱体B，所述包覆剂的固化温度为80
‑
150
℃；
[0011](3)所述前驱体B经热处理，得到人造石墨负极材料。
[0012]步骤(1)中，所述石墨碎可为人造石墨负极材料的石墨碎，较佳地为电极石墨碎和/或接头石墨碎。所述石墨碎是指炭素制品在石墨化后产生的副产品及石墨化品在加工时的切削碎等物料的统称。
[0013]步骤(1)中，所述石墨碎的粒径D50可通过粉碎、分级的操作实现。
[0014]其中，所述粉碎可使用本领域常规方法，较佳地为使用机械粉碎机实现。
[0015]所述分级可使用本领域常规方法，较佳地为使用分级机实现。
[0016]步骤(1)中，所述电除磁可使用本领域常规方法，较佳地为使用电磁除磁器实现。
[0017]步骤(1)中，所述前驱体A的粒径D50可为13.5～17.5μm，较佳地为15.5～17.5μm。
[0018]步骤(1)中，所述前驱体A的振实密度可为0.8～1.0g/cm3。
[0019]步骤(1)中，所述前驱体A的磁性物质含量可为0.2～0.7ppm。
[0020]步骤(2)中，所述包覆剂的固化温度可为85
‑
150℃。
[0021]步骤(2)中，所述包覆剂可为酚醛树脂和/或环氧树脂，较佳地为环氧树脂。
[0022]步骤(2)中，所述前驱体A和所述包覆剂的质量比可为100：(8～12)，较佳地为100：(9～12)。
[0023]步骤(2)中，所述改性可包括下述步骤：将所述前驱体A和所述包覆剂加入改性设备，即可。
[0024]步骤(2)中，所述改性的时间可为3～7min，较佳地为4min。
[0025]步骤(2)中，所述改性的温度可为15
‑
25℃，较佳地为20℃。
[0026]步骤(2)中，所述改性可使用本领域常规方法，较佳地为使用融合机实现。
[0027]步骤(2)中，所述融合机的转速可为600～800HZ，较佳地为800HZ。
[0028]步骤(3)中，所述热处理可包括下述步骤：所述前驱体B经煅烧，保温，即可。
[0029]较佳地，所述煅烧可使用辊道窑实现。
[0030]所述煅烧的温度可为1100～1400℃，较佳地为1200～1400℃。
[0031]所述煅烧的升温速率可为4
‑
6℃/min，较佳地为3.0℃/min。
[0032]所述保温的温度可为1100～1400℃，较佳地为1200～1400℃。
[0033]较佳地，所述保温的温度与所述煅烧的温度相同。
[0034]所述保温的时间可为4～7h，较佳地为5h。
[0035]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制得的人造石墨负极材料。
[0036]本专利技术还提供了一种前述人造石墨负极材料在锂离子电池中的应用。
[0037]本专利技术还提供了一种负极极片，其包括前述的人造石墨负极材料。
[0038]所述负极极片的制备方法可包括下述步骤：所述人造石墨负极材料与导电炭黑SP、CMC和SBR在水中搅拌均匀制成负极浆料，使用涂布器将所述负极浆料涂于铜箔两面，真空干燥后压片，即可。
[0039]所述人造石墨负极材料、所述导电炭黑SP、所述CMC和所述SBR的质量比可为95.6：1.0：1.1：2.3。
[0040]所述真空干燥的温度可为110℃。
[0041]所述真空干燥的时间可为4h。
[0042]本专利技术还提供一种锂离子电池，其包括由前述人造石墨负极材料制得的电极。
[0043]所述锂离子电池的制备方法可包括下述步骤：1mol/L的LiPF6电解液的溶剂为三组分混合溶剂，按体积比碳酸乙酯:碳酸二甲酯:碳酸甲乙酯＝1:1:1混合，采用金属锂片为正极，上述由人造石墨负极材料制得的负极极片，在充满氩气的手套箱中组装，即可。
[0044]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。
[0045]本专利技术所用试剂和原料均市售可得。
[0046]本专利技术的积极进步效果在于：
[0047]本专利技术使用石墨碎制备的人造石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：(1)粒径D50为13.5～17.5μm的石墨碎经电除磁，得到前驱体A；(2)所述前驱体A与包覆剂经改性，得到前驱体B，所述包覆剂的固化温度为80
‑
150℃；(3)所述前驱体B经热处理，得到人造石墨负极材料。2.如权利要求1所述的人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述石墨碎为电极石墨碎和/或接头石墨碎；和/或，所述电除磁使用电磁除磁器实现。3.如权利要求1所述的人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述前驱体A的粒径D50为13.5～17.5μm，较佳地为15.5～17.5μm；和/或，所述前驱体A的振实密度为0.8～1.0g/cm3；和/或，所述前驱体A的磁性物质含量为0.2～0.7ppm。4.如权利要求1所述的人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述包覆剂的固化温度为85
‑
150℃；所述包覆剂为酚醛树脂和/或环氧树脂，较佳地为环氧树脂；和/或，所述前驱体A和所述包覆剂的质量比为100：(8～12)，较佳地为100：(9～12)。5.如权利要求1所述的人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性包括下述步骤：将所述前驱体A和所述包覆剂加入改性设备，即可；和/或，所述改性的时间为3～7min，较佳地为4min；和/或，所述改性的温度为15
‑
25℃，较佳地为20℃；和/或，所述改性使用融合机实现，所述融合机的转速为600～800HZ，较佳地为800HZ。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄂卓，胡钦山，顾凯，王旭峰，王春国，潘孟，李虹，
申请(专利权)人：宁波杉杉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：