高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法技术

本发明专利技术涉及一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，将人造石墨原材料与粘结剂按照一定配比进行混合得混合物1；在惰性气体保护下，化学改性处理得到二次颗粒；与硬碳包覆剂进行混合得到混合物2；进行低温固化处理得到硬碳包覆二次颗粒前驱体；进行高温石墨化处理得到石墨化品前驱体；与液态包覆剂混合，然后喷雾干燥得到喷雾干燥前驱体；在惰性气体保护下炭化处理，即得锂离子电池负极材料。制备的锂离子电池负极材料具有比表面积低，压实密度高、首次效率高，充电性能好的特点。充电性能好的特点。

【技术实现步骤摘要】
高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法


[0001]本专利技术涉及一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，属于锂离子电池负极材料


技术介绍

[0002]在国家大的能源发展战略背景下，锂离子电池具有能量密度高、体积小、循环稳定性好、无记忆效应、安全性能好等优点，被广泛应用。随着国家政策的大力支持以及人民生活水平的不断提高和增加，对锂离子电池提出了更高的要求：容量更高，循环寿命更长，充电速度更快。
[0003]石墨作为锂离子电池的重要组成部分，直接影响着电池性能的发挥，目前现有石墨由于其较小的层间距，严重影响了锂离子电池的快充性能，导致锂离子电池功率性能差，大电流充电性能低，限制了锂离子电池在数码、新能源汽车的应用。为了解决上述问题，必须开发一种工艺简单快充性能优异的石墨负极材料。
[0004]中国专利文献CN112421001A，公开了一种高倍率双层包覆石墨负极材料，所述双包覆层的内层为软碳层，外层为硬碳层。该包覆材料虽然利用软碳、硬碳层间距大的特点提高了石墨的充电性能，但由于双层包覆都为石墨化前包覆，并且软碳属于易石墨化碳，该材料在石墨化后实际上只实现了单层包覆硬碳的效果。
[0005]中国专利文献CN112490443A，公开了一种液相包覆石墨负极材料，所述液相包覆是将石墨化的石油焦产品与液态酚醛树脂混合后碳化得到，该种包覆方法在石墨表面形成一种热解碳层，但只是修饰一部分石墨缺陷，还有待进一步完善。

技术实现思路

[0006]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提供了一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，制备的锂离子电池负极材料具有比表面积低，压实密度高、首次效率高，充电性能好的特点。
[0007]为解决以上问题，本专利技术的具体技术方案如下：一种高压实快充型锂离子电池负极材料，其特征在于：包括石墨原料粉末、硬碳包覆剂和液态包覆剂，所述硬碳包覆剂包括酚醛树脂，所述液态包覆剂包括沥青溶于芳香族溶剂或烃类溶剂的包覆剂。
[0008]一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，具体生产工艺为：S1：将人造石墨原材料经过粗粉碎、细粉碎后进行球化整形分级得到石墨原料粉末；S2：将步骤S1所得原料粉末与粘结剂按照一定配比进行混合得混合物1；S3：将步骤S2所述混合物1，在惰性气体保护下，进行化学改性处理得到二次颗粒；S4：将步骤S3得到的二次颗粒与硬碳包覆剂进行混合得到混合物2；S5：将步骤S4得到的混合物2，在惰性气体保护下，进行低温固化处理得到硬碳包覆二次颗粒前驱体；
S6：将步骤S5得到的硬碳包覆二次颗粒前驱体进行高温石墨化处理得到石墨化品前驱体；S7：将步骤S6得到的石墨化品前驱体，与液态包覆剂混合，然后喷雾干燥得到喷雾干燥前驱体；S8：将步骤S7得到的喷雾干燥前驱体，在惰性气体保护下炭化处理，即得锂离子电池负极材料。
[0009]步骤S1中，所述人造石墨原材料为生焦或煅后焦，生焦为石油焦、沥青焦或针状焦的一种或几种的组合，所述石墨原料粉末D50粒径值为6
‑
10μm。
[0010]步骤S2中，所述原料粉末与粘结剂配比为85:15
‑
99:1，粘结剂为石油沥青或煤沥青，所述粘结剂D50粒径值为2
‑
6μm。
[0011]步骤S3中，所述化学改性处理的温度为500
‑
700℃，处理时间为8
‑
15h，所述二次颗粒的粒径D50为12
‑
20μm。
[0012]步骤S4中，所述硬碳包覆剂为酚醛树脂，二次颗粒与硬碳包覆剂配比为92:8
‑
99:1。
[0013]步骤S5中，所述低温固化温度90
‑
300℃，固化时间为3
‑
6h。
[0014]步骤S6中，所述石墨化温度为3000
‑
3200℃，石墨化处理时间为60
‑
75h。
[0015]步骤S7中，所述液态包覆剂是指沥青溶于芳香族溶剂或烃类溶剂的包覆剂，所述喷雾干燥的温度为90
‑
180℃。
[0016]步骤S8中，所述炭化温度为1050
‑
1250℃，恒温时间6
‑
10h。
[0017]本专利技术带来的有益效果为：通过对原料整形、二次造粒的方法，让颗粒形成随机结构，改变材料的取向性，使得锂离子可以从各个方向进入石墨内，从而提升材料的充电性能；在石墨化前通过对二次颗粒表面包覆硬碳以及在石墨化后包覆软碳，更有利于增大石墨颗粒表面的层间距，大大减小了大电流充电时的极化，避免了锂离子在石墨表面的堆积。
[0018]通过喷雾干燥的方式再次包覆一层软碳，进一步提升了石墨的包覆均匀性，并且采用喷雾干燥的方式避免了炭化过程中颗粒的固相交联，使得颗粒表面更加光滑，大大提升了石墨的压实密度。
具体实施方式
[0019]实施例1：本实施例提供一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：（1）将石油焦原材料经过粗粉碎、细粉碎后进行球化整形分级得到D50粒径值为6μm石墨原料粉末；（2）将步骤（1）所得原料粉末与石油沥青粘结剂按照配比为95:5进行混合，混合时间2h，得到混合物1，（3）将步骤（2）所得混合粉1，在惰性气体氮气保护下，在包覆釜中进行化学改性，改性温度为550℃，处理时间为10h，得到D50粒径值为16μm的二次颗粒；（4）将步骤（3）所得二次颗粒与酚醛树脂按照配比98:2进行混合，混合时间3h，得
到混合物2；（5）将步骤（4）所得混合物2，在惰性气体氮气保护下，于反应釜中进行低温固化，固化温度为200℃，固化时间为4h得到硬碳包覆二次颗粒前驱体；（6）将步骤（5）所得硬碳包覆二次颗粒前驱体于石墨化炉进行石墨化，石墨化温度为3000℃，石墨化时间为65h得到石墨化品前驱体；（7）将步骤（6）所得石墨化品前驱体与沥青的有机溶剂按照配比1:25进行混合，其中沥青与有机溶剂的配比为1:4，然后进行喷雾干燥得到前驱体，喷雾干燥的温度为160℃.（8）将步骤（7）所得喷雾干燥前驱体在氮气气氛保护下，在辊道窑内1050℃下碳化8h，即得所述高压实快充型锂离子电池负极材料。
[0020]实施例2本实施例提供一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，包括如下步骤：（1）将针状焦生焦经过粗粉碎、细粉碎后进行球化整形分级得到D50粒径值为8μm石墨原料粉末；（2）将步骤（1）所得原料粉末与石油沥青粘结剂按照配比为90:10进行混合，混合时间2h，得到混合物1，（3）将步骤（2）所得混合粉1，在惰性气体氮气保护下，在包覆釜中进行化学改性，改性温度为650℃，处理时间为8h，得到D50粒径值为15μm的二次颗粒；（4）将步骤（3）所得二次颗粒与酚醛树脂按照配比97:3进行混合，混合时间4h，得到混合物2；（5）将步骤（4）所得混合物2，在惰性气体氮气保护下，于反应釜中进行低温固化，固化温度为250本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压实快充型锂离子电池负极材料，其特征在于：包括石墨原料粉末、硬碳包覆剂和液态包覆剂，所述硬碳包覆剂包括酚醛树脂，所述液态包覆剂包括沥青溶于芳香族溶剂或烃类溶剂的包覆剂。2.一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，其特征在于具体生产工艺为：S1：将人造石墨原材料经过粗粉碎、细粉碎后进行球化整形分级得到石墨原料粉末；S2：将步骤S1所得原料粉末与粘结剂按照一定配比进行混合得混合物1；S3：将步骤S2所述混合物1，在惰性气体保护下，进行化学改性处理得到二次颗粒；S4：将步骤S3得到的二次颗粒与硬碳包覆剂进行混合得到混合物2；S5：将步骤S4得到的混合物2，在惰性气体保护下，进行低温固化处理得到硬碳包覆二次颗粒前驱体；S6：将步骤S5得到的硬碳包覆二次颗粒前驱体进行高温石墨化处理得到石墨化品前驱体；S7：将步骤S6得到的石墨化品前驱体，与液态包覆剂混合，然后喷雾干燥得到喷雾干燥前驱体；S8：将步骤S7得到的喷雾干燥前驱体，在惰性气体保护下炭化处理，即得锂离子电池负极材料。3.如权利要求1所述的一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，其特征在于：步骤S1中，所述人造石墨原材料为生焦或煅后焦，生焦为石油焦、沥青焦或针状焦的一种或几种的组合，所述石墨原料粉末D50粒径值为6
‑
10μm。4.如权利要求1所述的一种高压实快充型锂离子电池负极材料生产方法，其特征在于：步骤S2中，所述原料粉末与粘结剂配比为85:15
‑
99:1，粘结剂为石油沥青或煤沥青，所述粘结剂D50粒径值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆成，韩团辉，宋爽，
申请(专利权)人：大连宏光锂业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：