本发明专利技术提供了一种快充人造石墨负极材料及其制备方法和锂离子电池，所述制备方法包括以下步骤：(1)将人造石墨进行机械处理，得到改性人造石墨；(2)将所述改性人造石墨与包覆剂进行混合，得到混合料，将所述混合料直接进行碳化，得到所述快充人造石墨负极材料。本发明专利技术通过机械外力改性人造石墨表面，使其颗粒形貌圆整，能够增大人造石墨的比表面积，增加人造石墨的端面占比，从而提升人造石墨的快充性能；同时，在改性人造石墨的表面进行包覆，能够解决比表面积增大导致的循环性能差的问题。解决比表面积增大导致的循环性能差的问题。解决比表面积增大导致的循环性能差的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种快充人造石墨负极材料及其制备方法和锂离子电池
[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种快充人造石墨负极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
[0002]近年来，锂离子电池应用范围越来越广，石墨负极材料也成为其主要组成部分，也是目前不可代替的一部分。随着新能源行业的快速发展，为适应锂离子电池与负极材料领域的市场趋势，不断提高对产品的需求，不断更新技术工艺，尤其是锂离子电池的快充方面，充电效率成为当下市场仍然存在的巨大挑战。缩短锂离子电池充电时间，也就是发展锂离子电池快充性能，是当前主流路线之一，因此开发一种高快充性能石墨化负极材料具有重要意义。
[0003]人造石墨以其良好的循环性能和相对高的能量密度成为首选的负极材料，但是人造石墨也存在着不足，其充放电过程中伴随着Li
+
的嵌入和脱出，而Li
+
的嵌入和脱出只能发生在石墨的端面，这就限制了石墨的快充性能。
[0004]因此，亟需一种方法对人造石墨进行改性，增加人造石墨的端面占比，从而提升人造石墨的快充性能。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种快充人造石墨负极材料及其制备方法和锂离子电池。本专利技术通过机械外力改性人造石墨表面，使其颗粒形貌圆整，能够增大人造石墨的比表面积，增加人造石墨的端面占比，从而提升人造石墨的快充性能；同时，在改性人造石墨的表面进行包覆，能够解决比表面积增大导致的循环性能差的问题。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种快充人造石墨负极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008](1)将人造石墨进行机械处理，得到改性人造石墨；
[0009](2)将所述改性人造石墨与包覆剂进行混合，得到混合料，将所述混合料直接进行碳化，得到所述快充人造石墨负极材料。
[0010]本专利技术提供了一种快充人造石墨负极材料的制备方法，首先，通过机械外力改性人造石墨表面，使其颗粒形貌圆整，能够增大人造石墨的比表面积，增加人造石墨的端面占比，从而能够缩短锂离子的固相扩散路径，并增加锂离子的嵌入和脱出通道，能够提高材料的保液能力，同时相对圆整的形貌也能提高人造石墨的安全性能和动力学性能，进而能够提升人造石墨的快充性能；
[0011]其次，在改性人造石墨的表面进行包覆，能够解决其比表面积增大导致的循环性能差的问题，并且本专利技术工艺简单，成本较低，易实现工业化生产。
[0012]优选地，步骤(1)所述人造石墨的D50粒径小于20μm，例如可以是19μm、18μm、17μm、
15μm、13μm、10μm、8μm、5μm、3μm、2μm或1μm等。
[0013]优选地，步骤(1)所述机械处理的方式包括搅拌、辊压和冲击中的至少一种。
[0014]优选地，所述搅拌的速率为200
‑
1000rpm，例如可以是200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm等。
[0015]本专利技术中，若搅拌的速率过高，人造石墨表面会被破坏，导致电性能受影响。
[0016]优选地，所述搅拌的时间为10
‑
30min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min或30min等。
[0017]本专利技术中，若搅拌的时间过短，会导致人造石墨的处理效果不佳；若搅拌的时间过长，则不利于提高工业生产效率。
[0018]优选地，步骤(2)所述包覆剂包括树脂、沥青和导电剂中的至少一种。
[0019]需要说明的是，所述包覆剂可以是固相包覆剂，也可以是液相包覆剂。
[0020]优选地，步骤(2)所述改性人造石墨与包覆剂的质量比为100:(3
‑
8)，例如可以是100:3、100:4、100:5、100:6、100:7或100:8等。
[0021]优选地，步骤(2)所述混合在室温下进行，所述室温的区间为20
‑
30℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃等。
[0022]优选地，步骤(2)所述将混合料直接进行碳化包括：将所述混合料放入石墨坩埚中，再将所述石墨坩埚放入碳化装置中进行碳化。
[0023]本专利技术对碳化装置不作限定，示例性地，可以是辊道窑。
[0024]优选地，步骤(2)所述碳化的温度为1000
‑
1400℃，例如可以是1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃或1400℃等。
[0025]优选地，步骤(2)所述碳化的时间为2
‑
5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h等。
[0026]优选地，步骤(2)所述碳化的气氛为惰性气氛。
[0027]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
[0028](Ⅰ)将D50粒径小于20μm的人造石墨进行搅拌，搅拌的速率为200
‑
1000rpm，搅拌的时间为10
‑
30min，得到改性人造石墨；
[0029](Ⅱ)将所述改性人造石墨与包覆剂在室温下进行混合，得到混合料，所述包覆剂包括树脂、沥青和导电剂中的至少一种，所述改性人造石墨与包覆剂的质量比为100:(3
‑
8)，将所述混合料直接进行碳化，碳化的温度为1000
‑
1400℃，碳化的时间为2
‑
5h，得到所述快充人造石墨负极材料。
[0030]第二方面，本专利技术提供了一种快充人造石墨负极材料，所述快充人造石墨负极材料由第一方面所述的制备方法制备得到。
[0031]第三方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极包括第二方面所述的快充人造石墨负极材料。
[0032]本专利技术所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034](1)本专利技术提供了一种快充人造石墨负极材料的制备方法，通过机械外力改性人
造石墨表面，使其颗粒形貌圆整，能够增大人造石墨的比表面积，增加人造石墨的端面占比，从而能够缩短锂离子的固相扩散路径，并增加锂离子的嵌入和脱出通道，能够提高材料的保液能力，同时相对圆整的形貌也能提高人造石墨的安全性能和动力学性能，进而能够提升人造石墨的快充性能；
[0035](2)本专利技术在改性人造石墨的表面进行包覆，能够解决其比表面积增大导致的循环性能差的问题，并且本专利技术工艺简单，成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快充人造石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将人造石墨进行机械处理，得到改性人造石墨；(2)将所述改性人造石墨与包覆剂进行混合，得到混合料，将所述混合料直接进行碳化，得到所述快充人造石墨负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述人造石墨的D50粒径小于20μm。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述机械处理的方式包括搅拌、辊压和冲击中的至少一种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为200
‑
1000rpm；优选地，所述搅拌的时间为10
‑
30min。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述包覆剂包括树脂、沥青和导电剂中的至少一种。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述改性人造石墨与包覆剂的质量比为100:(3
‑
8)。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合在室温下进行；优选地，步骤(2)所述碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：付耀华，庞文文，刘东任，李辉，袁霁，
申请(专利权)人：江西紫宸科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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