一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺制造技术

本申请涉及电池材料制备领域，具体公开了一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，包括如下步骤：S1、称取天然石墨经破碎处理，制得天然石墨片；天然石墨片经超微破碎，制得天然石墨粒；天然石墨粒经表面处理，制得天然石墨粉；S2、天然石墨粉与沥青粉末混合搅拌均匀，沥青粉末重量占天然石墨粉重量的10

【技术实现步骤摘要】
一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺


[0001]本申请涉及电池材料制备领域，更具体地说，它涉及一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺。

技术介绍

[0002]锂离子电池中的负极材料可选用石墨类材料、非石墨类碳材料、硅基材料、氧化亚硅材料、锡基材料、钛基材料等。
[0003]其中石墨类材料具有对锂电位低、首次效率高、循环稳定性好、成本低等优点，是一种常用的锂电池负极材料；石墨主要分为天然石墨和人造石墨，天然石墨由于存在表面缺陷多、比表面积大、首次效率较低等问题，常需要对天然石墨进行改性处理，以提高其电化学性能。
[0004]因此，如何制备一种新的负极材料，使其具有较快充放电容量的同时具有较高的充放电效率，是一个有待解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了制备一种新的负极材料，使其具有较快充放电容量的同时具有较高的充放电效率，本申请提供一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺。
[0006]本申请提供的一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，采用如下的技术方案：一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，包括如下步骤：S1、称取天然石墨经破碎处理，制得天然石墨片；天然石墨片经超微破碎，制得天然石墨粒；天然石墨粒经表面处理，制得天然石墨粉；S2、天然石墨粉与沥青粉末混合搅拌均匀，沥青粉末重量占天然石墨粉重量的10
‑
15％，经造粒、整形、石墨化、解聚、筛分、除磁后，制得成品负极材料。
[0007]通过采用上述技术方案，天然石墨经破碎后，制得粒径相对均一的天然石墨片，以保证天然石墨片被超微破碎均匀，天然石墨片经超微破碎后，表面产生更多的微划缝和微通道，配合沥青粉末表面的微缝隙，并限定沥青粉末的添加量，使负极材料表面形成多向连通的通道，不仅能够提高充放电效率，而且能够提高充放电容量，使成品负极材料具有更快的充放电速度。
[0008]优选的，所述S1中破碎处理为分层破碎，第一次破碎后，过8
‑
15目筛，然后将筛上物进行二次破碎，直至全部过8
‑
15目筛。
[0009]通过采用上述技术方案，两次破碎并且筛分，能够保证天然石墨片粒径相对平均，不易出现小粒径粉体和大粒径颗粒同时超微破碎的情况，若小粒径和大粒径同时存在，则超微破碎的产物粒径也不均衡，不仅原料的利用率有所下降，而且还容易影响负极材料的充放电效率。
[0010]优选的，所述天然石墨片经一次超微破碎后粒径为20
‑
50μm，然后置于过氧化氢溶
液中分散搅拌，过滤出颗粒后水洗，然后经臭氧氧化处理，最后再次超微破碎至粒径2
‑
5μm。
[0011]通过采用上述技术方案，天然石墨片经第一次超微破碎后，然后采用过氧化氢溶液氧化处理，氧化后，天然石墨片层之间存在羟基等基团，便于天然石墨粉与沥青相接触、粘结，并且增大了层间距，而后再经过臭氧氧化处理，进一步提高层间距，从而便于沥青粉末在天然石墨粉表面及内部沉积，使片状石墨趋于球形结构，从而使负极材料具有较高密度的同时，充放电效率较高、电容量较大。
[0012]优选的，所述过氧化氢溶液由重量比为1:0.1
‑
0.3的过氧化氢和二氧化硅组成。
[0013]通过采用上述技术方案，过氧化氢、二氧化硅相配合，当天然石墨片在过氧化氢溶液中分散搅拌时，利用过氧化氢氧化的同时，在搅拌作用下配合二氧化硅的高强度，使二氧化硅在天然石墨片表面产生划缝，划缝的产生不仅提高了超微破碎的破碎效率，而且还能够提高电子通道的多向化，从而提高成品负极材料的充放电速度和充放电效率。
[0014]优选的，所述二氧化硅由重量比为1:0.05
‑
0.2:0.1
‑
0.4的二氧化硅微球、聚氨酯液和二氧化硅晶须组成。
[0015]通过采用上述技术方案，二氧化硅微球、聚氨酯液、二氧化硅晶须相配合，利用聚氨酯液的粘性，便于二氧化硅晶须粘附在二氧化硅微球表面，球形微粒负载针状晶须，在搅拌过程中，利用聚氨酯的韧性，使二氧化硅晶须在二氧化硅微球表面较为稳定，并且利用二氧化硅微球较大的比表面积，配合二氧化硅的针状晶须结构，便于划伤天然石墨片表面，从而产生更多的微缝隙，不仅便于天然石墨片被破碎至粒径为3
‑
5μm，而且微缝隙的存在还能够提高充放电效率。
[0016]二氧化硅和聚氨酯均耐过氧化氢氧化，并且不易与过氧化氢反应，使天然石墨片在经过氧化氢氧化处理时，能够通过氧化改善层间距的同时，在天然石墨片表面产生划痕和较深的划缝，当天然石墨粉与沥青粉末接触后，便于沥青粉末沉积在天然石墨粉表面和层结构中，从而提高成品负极材料密度的同时提高充放电效率。
[0017]优选的，所述表面处理是将天然石墨粒与研磨料混合搅拌处理，天然石墨粒与研磨料重量比为1:1
‑
2。
[0018]通过采用上述技术方案，天然石墨粒、研磨料相配合，利用研磨料对天然石墨粒表面进行划缝，使得天然石墨粒表面产生更多的微通道，利用多向化的电子通道，提高成品负极材料的充放电效率和充放电容量。
[0019]优选的，所述研磨料由重量比为1:0.2
‑
0.5:1
‑
2的碳化硅晶须依次负载聚氨酯液、四针状氧化锌晶须制得。
[0020]通过采用上述技术方案，碳化硅晶须、聚氨酯液、四针状氧化锌晶须相配合，利用聚氨酯液的粘性，使得四针状氧化锌晶须负载在碳化硅晶须表面，利用碳化硅晶须的刺状结构配合四针状氧化锌晶须的四面刺状结构，进一步对为粒径较小的天然石墨粒进行划缝处理，从而使天然石墨粉表面存在多通向通道，提高充放电速度和充放电效率。
[0021]碳化硅晶须和四针状氧化锌晶须均具有较高的强度，保证研磨料对天然石墨片产生划痕，而且利用聚氨酯的韧性和粘性，使研磨料在划伤天然石墨粒的同时，尽量避免碳化硅晶须与四针状氧化锌晶须相分散，提高成品负极材料充放电效率的同时，使研磨料能够被重复使用。
[0022]优选的，所述研磨料粒径为10
‑
20μm。
[0023]通过采用上述技术方案，研磨料的粒径大于石墨粉粒径，从而便于进行分离。
[0024]优选的，所述沥青粉末经超微破碎至粒径为3
‑
5μm。
[0025]通过采用上述技术方案，沥青的超细粒径，不仅能够与天然石墨粉均匀接触，而且在沉积过程中，能够进一步实现电子通道多向化的作用，从而提高充放电速度和充放电效率。
[0026]优选的，所述石墨化温度为2400
‑
2550℃。
[0027]通过采用上述技术方案，2400
‑
2500℃的石墨化处理温度低于现有的3000℃石墨化处理温度，不仅提高了收率，而且保证了沥青的石墨化沉积效果，沉积后，能够保证电子通道的多向化，提高充放电效率的同时提高振实密度，使负极材料加工过程具有收率高、加工简便的优点。
[0028本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、称取天然石墨经破碎处理，制得天然石墨片；天然石墨片经超微破碎，制得天然石墨粒；天然石墨粒经表面处理，制得天然石墨粉；S2、天然石墨粉与沥青粉末混合搅拌均匀，沥青粉末重量占天然石墨粉重量的10
‑
15%，经造粒、整形、石墨化、解聚、筛分、除磁后，制得成品负极材料。2.根据权利要求1所述的一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，其特征在于：所述S1中破碎处理为分层破碎，第一次破碎后，过8
‑
15目筛，然后将筛上物进行二次破碎，直至全部过8
‑
15目筛。3.根据权利要求1所述的一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，其特征在于，所述天然石墨片经一次超微破碎后粒径为20
‑
50μm，然后置于过氧化氢溶液中分散搅拌，过滤出颗粒后水洗，然后经臭氧氧化处理，最后再次超微破碎至粒径2
‑
5μm。4.根据权利要求3所述的一种快速充放电锂电池负极材料的加工工艺，其特征在于，所述过氧化氢溶液由重量比为1:0.1
‑
0.3的过氧化氢和二氧化硅组成。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓威，
申请(专利权)人：青岛华腾石墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：