人造石墨的合成方法、负极材料及锂离子电池技术

本发明专利技术公开一种人造石墨的合成方法、负极材料及锂离子电池，所述人造石墨的合成方法包括以下步骤：将各向同性焦粉碎、整形，得到整形料；对所述整形料进行造粒处理，得到造粒产物；将液相包覆剂与所述造粒产物混合，得到复合前驱体；将所述复合前驱体碳化，得到碳化产物；将所述碳化产物石墨化，得到人造石墨。本发明专利技术提供的人造石墨的合成方法能够制备得到在循环、安全等性能表现优秀，且满足锂离子电池在储能上的超长循环寿命要求的人造石墨。上的超长循环寿命要求的人造石墨。上的超长循环寿命要求的人造石墨。

【技术实现步骤摘要】
人造石墨的合成方法、负极材料及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种人造石墨的合成方法、负极材料及锂离子电池。

技术介绍

[0002]储能产业作为未来推动新能源产业发展的前瞻性技术，在新能源并网、电动汽车、智能电网、微电网、分布式能源系统、家庭储能系统、无电地区供电工程等不同应用场景下，展露出巨大的发展潜力，市场前景非常广阔。其中，锂离子电池在家用储能和商用储能的应用就十分广泛。目前锂离子电池在一定场景下使用的时间较长甚至达10年左右，因此对循环寿命性能要求比较高，这是备受关注和亟需解决的问题。锂离子电池的循环性能主要取决于材料的性能，负极材料在其中发挥着重要的作用，因此，改善负极材料的性能具有非常重要的意义。而现有的负极材料会采用人造石墨进行制备，其原材料主要是石油焦，但由石油焦制成的人造石墨体积膨胀较大容易破坏SEI膜和消耗电解液，从而导致循环性能较差。因此，如何获得一种超长循环的人造石墨，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提出一种人造石墨的合成方法、负极材料及锂离子电池，旨在提供一种超长循环、体积膨胀小、副反应小的人造石墨。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提出一种人造石墨的合成方法，包括以下步骤：
[0005]将各向同性焦粉碎、整形，得到整形料；
[0006]对所述整形料进行造粒处理，得到造粒产物；
[0007]将液相包覆剂与所述造粒产物混合，得到复合前驱体；
[0008]将所述复合前驱体碳化，得到碳化产物；
[0009]将所述碳化产物石墨化，得到人造石墨。
[0010]可选地，所述各向同性焦为高强度各向同性焦；和/或，
[0011]所述各向同性焦的各向同性度小于1.10。
[0012]可选地，所述整形料的粒径D50为4～15μm。
[0013]可选地，所述造粒处理的温度为400～600℃；和/或，
[0014]所述造粒处理的时间为6～10h。
[0015]可选地，所述液相包覆剂包括煤焦油、沥青油和液态沥青中的至少一种。
[0016]可选地，所述将液相包覆剂与所述造粒产物混合，得到复合前驱体的步骤中，所述液相包覆剂与所述造粒产物的质量之比为(15:85)～(1:99)。
[0017]可选地，所述碳化于惰性气体条件下进行；和/或，
[0018]所述碳化的温度为900～1400℃；和/或，
[0019]所述碳化的时间为4～24h。
[0020]可选地，所述石墨化的温度为2800～3200℃；和/或，
[0021]所述石墨化的时间为20～40h。
[0022]本专利技术还提出一种负极材料，包括人造石墨，所述人造石墨由如上所述的人造石墨的合成方法制得。
[0023]此外，本专利技术还提出一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极由如上所述的负极材料制得。
[0024]本专利技术的技术方案中，通过将各向同性焦依次经粉碎整形、造粒处理、液相包覆、碳化以及石墨化处理后制得人造石墨。由于采用各向同性焦，造粒处理后能够有效降低极片反弹率，以减弱对SEI膜的破坏；液相包覆后比表面积大幅下降可以有效降低电解液中的副反应，以减少对SEI膜的消耗，同时提高了吸液性能后更有利于锂离子移动。总而言之，本专利技术提供的人造石墨的合成方法能够制备得到在循环、安全等性能表现优秀，且满足锂离子电池在储能上的超长循环寿命要求的人造石墨。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0026]图1为本专利技术提出的人造石墨的合成方法的一实施例的流程示意图；
[0027]图2为本专利技术提出的人造石墨的合成方法制得的人造石墨的SEM电镜图。
[0028]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]储能产业作为未来推动新能源产业发展的前瞻性技术，在新能源并网、电动汽车、智能电网、微电网、分布式能源系统、家庭储能系统、无电地区供电工程等不同应用场景下，展露出巨大的发展潜力，市场前景非常广阔。其中，锂离子电池在家用储能和商用储能的应用就十分广泛。目前锂离子电池在一定场景下使用的时间较长甚至达10年左右，因此对循环寿命性能要求比较高，这是备受关注和亟需解决的问题。锂离子电池的循环性能主要取决于材料的性能，负极材料在其中发挥着重要的作用，因此，改善负极材料的性能具有非常
重要的意义。而现有的负极材料会采用人造石墨进行制备，其原材料主要是石油焦，但由石油焦制成的人造石墨体积膨胀较大容易破坏SEI膜和消耗电解液，从而导致循环性能较差。因此，如何获得一种超长循环的人造石墨，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
[0032]鉴于此，本专利技术提出一种人造石墨的合成方法，图1为本专利技术提出的人造石墨的合成方法的一实施例。
[0033]如图1所示，所述人造石墨的合成方法包括以下步骤：
[0034]步骤S10、将各向同性焦粉碎、整形，得到整形料。
[0035]各向同性焦是一种优质的炭素材料却很少被应用，其具有以下特点：热膨胀系数(CTE)低，具有良好的高温性能和导电性、高强度和致密性以及低灰分含量和低电阻率。因此，其适合作为用于负极材料的人造石墨的原材料。其中，选用各向同性焦时需保证所述各向同性焦为高强度各向同性焦，所述各向同性焦的各向同性度小于1.10，以保证各向同性焦在降低比表面积和降低极片反弹率上的效果。而后通过粉碎、整形，得到粒径D50满足人造石墨要求的整形料，最终得到的整形料以所述整形料的粒径D50为4～15μm为准。
[0036]需要说明的是，所述粉碎整形的目的是去细粉、提高原料的球型度，粉碎、整形步骤可于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人造石墨的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将各向同性焦粉碎、整形，得到整形料；对所述整形料进行造粒处理，得到造粒产物；将液相包覆剂与所述造粒产物混合，得到复合前驱体；将所述复合前驱体碳化，得到碳化产物；将所述碳化产物石墨化，得到人造石墨。2.如权利要求1所述的人造石墨的合成方法，其特征在于，所述各向同性焦为高强度各向同性焦；和/或，所述各向同性焦的各向同性度小于1.10。3.如权利要求1所述的人造石墨的合成方法，其特征在于，所述整形料的粒径D50为4～15μm。4.如权利要求1所述的人造石墨的合成方法，其特征在于，所述造粒处理的温度为400～600℃；和/或，所述造粒处理的时间为6～10h。5.如权利要求1所述的人造石墨的合成方法，其特征在于，所述液相包覆剂包括煤焦油、沥青油和液态沥青中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒畅，段传阳，明明，刘文，葛彪彪，
申请(专利权)人：内蒙古斯诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：