采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法技术

一种采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法，改性负极材料由负极材料细粉800～1200份和液相包裹剂10～50份制备而成。将负极材料细粉在高速混合机中高速流态化，并将温度控制在50℃～200℃范围内，然后将液相包裹剂采用加压喷雾的形式，包覆到负极材料细粉表面，得到前驱体,在管式炉中惰性气体保护下进行高温热处理，保温，冷却至室温，得到液相高温喷雾包覆改性负极材料。本发明专利技术的改性负极材料，其电化学性能优秀，首次充放电效率高达94.5％以上，倍率性能好，容量高,可应用于电动汽车、航模、电动工具等高倍率动力电池上。电动工具等高倍率动力电池上。电动工具等高倍率动力电池上。

【技术实现步骤摘要】
采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料和电化学领域,具体是液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，人们对化学电源(电池)的性能提出了更高的要求。如:集成电路技术的发展使电子仪器日趋小型化、便携化，相应地要求电池具有体积小、重量轻、比能量高的特点；空间探索技术和国防、军事装备技术的不断发展要求电池具有高比能量和长贮存寿命；环境保护意识的加强使人们对电动汽车的发展日益关注，而这种电池则应具有大的比能量和比功率。在众多的电池体系中，锂电池以其工作电压高、能量密度大和质量轻等优点脫颖而出，受到世界各国的重视。
[0003]近些年来便携式电子设备的发展突飞猛进。另外，锂离子二次电池也在逐渐被推向交通领域。因而对锂离子二次电池的要求在不断的提高，由于这种更高的要求，石墨等负极材料在容量和功率特性方面的局限性就越专利技术显。在这种背景下，石墨等负极材料改性研究一直被研究工作者所关注。现有制备方法采用溶剂将常态下为固体的包裹剂溶解成液体，而溶剂为不需要的杂质，做为辅助的包覆剂，为材料的纯度带来一定的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法，制备出的材料电化学性能优秀，首次充放电效率高达94.5％以上，倍率性能好，容量高。
[0005]本专利技术的目的可以这样实现，一种采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将包裹剂采用溶解方式得到液态包裹剂，并将液态包裹剂进行过滤，滤网目数为100～200目；
[0007]S2、按重量份配比，负极材料细粉800～1200份，液态包裹剂10～50份；先将负极材料细粉投入高速混合机中高速流态化，搅拌线速度为10～42m/s，时间为5～20分钟；并保持50℃～200℃温度，然后将液相包裹剂喷雾到高速混合机中包覆到石墨细粉上，使包覆更均匀；喷雾速率为20～50s每公斤液相包裹剂，喷雾压力为0.05～0.3Mpa；喷雾时，边喷边搅拌，搅拌线速度为10～42m/s，时间为5～20分钟；
[0008]S3、将包覆好形成的包裹物料进入包覆机，将包覆物料整形，使包裹剂在石墨细粉表面更加均匀，包覆完整；
[0009]S4、将整形完毕的包覆物料在管式炉中惰性气体保护下以2～8℃/min的升温速率进行高温热处理，保温3～10h，冷却至室温，即得液相包覆改性负极材料。
[0010]进一步地，液态包裹剂为石油渣油、液态环氧树脂、可溶化成液相的所有碳源、液态沥青中的一种。
[0011]进一步地，负极材料为石墨或硅或氧化亚硅，粒径为12.2～20.2um。
[0012]进一步地，包覆机的搅拌线速度为10～42m/s、时间为5～20分钟。
[0013]进一步地，包裹机的温度为100℃～300℃。
[0014]进一步地，步骤S4中的高温热处理为1000～2000℃的碳化处理或2000～3200℃的石墨化处理。
[0015]进一步地，步骤S4中的惰性气体为纯度99％以上的氮气。
[0016]进一步地，石墨细粉为球形天然石墨、类球形天然石墨、鳞片石墨、人造石墨、石油焦、沥青焦、中间相碳微球中的一种或多种。
[0017]本专利技术采用有机溶解方式，添加剂少，保证材料纯度。采用本专利技术生产的改性负极材料，电化学性能优秀，首次充放电效率高达94.5％以上，倍率性能好，容量高,可应用于电动汽车、航模、电动工具等高倍率动力电池上。
附图说明
[0018]图1是本专利技术较佳实施例的倍率放电曲线图；
[0019]图2是本专利技术较佳实施例的SEM图。
具体实施方式
[0020]以下结合实施例对本专利技术作进一步的描述。
[0021]一种液相喷雾包覆改性负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]S1、将包裹剂采用溶解方式得到液态包裹剂，并将液态包裹剂进行过滤，滤网目数为100～200目。
[0023]液态包裹剂为石油渣油、液态环氧树脂、可溶化成液相的所有碳源、液态沥青中的一种。
[0024]S2、按重量份配比，负极材料细粉800～1200份，液态包裹剂10～50份；先将负极材料细粉投入高速混合机中高速流态化，搅拌线速度为10～42m/s，时间为5～20分钟；并保持50℃～200℃温度，然后将液相包裹剂喷雾到高速混合机中包覆到石墨细粉上，使包覆更均匀；喷雾速率为20～50s每公斤液相包裹剂，喷雾压力为0.05～0.3Mpa；喷雾时，边喷边搅拌，搅拌线速度为10～42m/s，时间为5～20分钟。
[0025]负极材料为石墨或硅或氧化亚硅，粒径为12.2～20.2um。
[0026]石墨细粉为球形天然石墨、类球形天然石墨、鳞片石墨、人造石墨、石油焦、沥青焦、中间相碳微球中的一种或多种。本实施例中，石墨细粉为球形天然石墨，为市售用于生产锂电池石墨负极材料；主要成分：碳和氢，含量大于99.97％，碳氢比25:1，微量元素Fe<20ppm,Na<5ppm,Cr<5ppm,Cu<5ppm,Ni<5ppm,Al<5ppm,Mo<5ppm。
[0027]本实施例中，高速混合机为防爆配置，且在密封状态下运行，溶解溶剂采用非易燃易爆类型的溶剂。高速混合机为市售设备。
[0028]S3、将包覆好形成的包裹物料进入包覆机，将包覆物料整形，使包裹剂在石墨细粉表面更加均匀，包覆完整；包覆机的搅拌线速度为10～42m/s、时间为5～20分钟。包裹机的温度为100℃～300℃。本实施例中，包覆机为市售设备。
[0029]S4、将整形完毕的包覆物料在管式炉中惰性气体保护下以2～8℃/min的升温速率进行高温热处理，保温3～10h，冷却至室温，即得液相包覆改性负极材料。
[0030]步骤中的高温热处理为1000～2000℃的碳化处理或2000～3200℃的石墨化处理。步骤中的惰性气体为纯度99％以上的氮气。管式炉为市售设备。
[0031]液态包覆的效果好，一方面液态的方式可以使包裹剂与负极材料细粉的包覆更均匀及严密，没有空缺。采用喷雾的方式，包裹剂分布更为均匀，可减少溶剂的用量，便于产品中杂质的减少与产品质量的提高。
[0032]包覆好的石墨粉或硅粉或氧化亚硅粉，通过松装密度、粉料的流动性、粒度的变化、振实密度的变化来查看初步的效果，后继用电镜查看表面的包覆情况，如图2所示；再后继直接制作成品来验证实际效果。
[0033]液相包覆改性负极材料的制备：
[0034]实施例1
[0035](1)将固体沥青在溶解方式得到液态沥青，并将液相沥青进行过滤，滤网目数为100目。
[0036](2)将10份液体沥青喷雾雾化高速混料机中包覆到1000份粒径为12.2um的石墨细粉上，在高速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将包裹剂采用溶解方式得到液态包裹剂，并将液态包裹剂进行过滤，滤网目数为100～200目；S2、按重量份配比，负极材料细粉800～1200份，液态包裹剂10～50份；先将负极材料细粉投入高速混合机中高速流态化，搅拌线速度为10～42m/s，时间为5～20分钟；并保持50℃～200℃温度，然后将液相包裹剂喷雾到高速混合机中包覆到石墨细粉上，使包覆更均匀；喷雾速率为20～50s每公斤液相包裹剂，喷雾压力为0.05～0.3Mpa；喷雾时，边喷边搅拌，搅拌线速度为10～42m/s，时间为5～20分钟；S3、将包覆好形成的包裹物料进入包覆机，将包覆物料整形，使包裹剂在石墨细粉表面更加均匀，包覆完整；S4、将整形完毕的包覆物料在管式炉中惰性气体保护下以2～8℃/min的升温速率进行高温热处理，保温3～10h，冷却至室温，即得液相包覆改性负极材料。2.根据权利要求1所述的采用液相包裹剂喷雾包覆改性负极材料的制备方法，其特征在于：液态包裹剂为石油渣油、液态环氧树...

【专利技术属性】
技术研发人员：边浩苹，
申请(专利权)人：无锡泰贤粉体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：