【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳材料领域，具体涉及一种煤基石墨负极材料及其制备方法与用途以及锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池负极分为碳材料和非碳材料两大类，碳材料主要包括无定形碳、天然石墨和人造石墨。石墨具有规则层状结构，其理论比容量为372ma·h/g，效率高，是目前主流的负极材料，但石墨的倍率性能较差。因此，为提高材料性能，开发具有优异倍率性能的石墨非常必要。目前业界多采用二次造粒工艺来提高石墨的倍率性能，但这种工艺成本高。
2、另外，cn109768217a公开了一种石墨材料的制备方法，包括将针状焦制备原料与芳香性杂环化合物混合制焦，然后通过石墨化等处理制备石墨材料，由于杂环中s/n在后续处理中脱出从而留下通道、以及后续改性剂包覆处理，便于后续锂离子扩散，改善石墨材料倍率性。但其工艺较为复杂、原料成本高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种煤基石墨负极材料、制备方法、用途以及锂离子电池，其石墨负极材料的倍率性好、原料成本低。
2、为实现上述专利技术目的的第一个方面，本专利技术提供的煤基石墨负极材料采用以下技术方案：
3、一种煤基石墨负极材料，其中，所述石墨负极材料的(110)晶面的峰强度i110与(004)晶面的峰强度i004满足以下条件：i110/i004≥1.0；所述石墨负极材料的(110)晶面的峰强度i110与(101)晶面的峰强度i101满足以下条件：i110/i101≥1.5。
4、根据本专利技术的煤基石墨负极材料，
5、根据本专利技术的煤基石墨负极材料，在一种优选实施方式中，所述石墨负极材料的层间距d值≤0.34nm，优选0.336nm≤d≤0.337nm，更优选0.3364nm≤d≤0.3369nm。
6、根据本专利技术的煤基石墨负极材料，在一种优选实施方式中，所述石墨负极材料的石墨化度值g满足80％≤g≤90％，比如82％、84％、86％或87％；优选地，81％≤g≤89％,；更优选地，85％≤g≤88％。
7、为实现上述专利技术目的的第二个方面，本专利技术还提供了制备上述煤基石墨负极材料的制备方法，采用如下技术方案：一种煤基石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：
8、1)以原料煤干燥无灰基总重量计，将18-25％的肥煤、49-55％的焦煤、14-21％的1/3焦煤以及7-15％的瘦煤进行配煤混合；
9、2)将所得混合煤加到炼焦炉中进行焦化处理，得到焦炭；
10、3)所得焦炭进行粉碎、整形处理；
11、4)将步骤3)粉碎后的焦炭颗粒进行石墨化处理，得到石墨化材料；
12、5)将所得石墨化材料过筛、除磁，得到所述煤基石墨负极材料。
13、在本专利技术的步骤1)中，将作为原料煤的肥煤、焦煤、1/3焦煤以及瘦煤进行配煤混合，其中各煤种的配煤占比均以干基质量计；在一种优选实施方式中，所述原料煤中，肥煤占20-23％，比如22％、焦煤占50-55％比如52％或53％、1/3焦煤占15-20％比如16％或18％、以及瘦煤占8-12％比如9％或10％，以取得更佳的效果。研究发现，通过上述配煤，有利于提高后续石墨倍率性。
14、在本专利技术的步骤2)中，将所得配煤进行焦化处理，以得到焦炭；对煤进行焦化处理工艺为本领域熟知，比如在本专利技术中，焦化处理条件可以为：焦化温度1000-1200℃，焦化时间8-20小时比如10或16小时。
15、在本专利技术的步骤3)中，对焦炭进行粉碎整形，得到焦炭颗粒，所述粉碎可以采用机械粉碎、气流粉碎或研磨粉碎等，没有特别限制，比如可选用高速机械冲击式粉碎机、锤式粉碎机、齿式粉碎机、铣削式粉碎机、气流粉碎机、球磨机、雷蒙磨粉机等；所述整形采用的设备没有特别限定，可以选用本领域已知设备，例如为机械整形机或气流整形机。优选地，所得焦炭颗粒的平均粒径d50为5-20微米，比如10微米、12微米或15微米。
16、在本专利技术的步骤4)中，优选地，所述石墨化温度为2800-3400℃，比如2900℃、3000℃或3200℃；进一步地，所述石墨化的时间可以为4 12小时，例如5 10小时，比如为6小时、8小时。其中，所述的石墨化可以采用本领域已知操作，例如采用内串式石墨化炉或艾奇逊石墨化炉或箱式石墨化炉。
17、在本专利技术的步骤5)中，将所得石墨化材料过筛、除磁处理，该处理过程为石墨制备领域常用处理过程，为本领域熟知，在次不再赘述。
18、为实现上述专利技术目的的第三个方面，本专利技术还提供了上述煤基石墨负极材料或根据上述方法制备得到的煤基石墨负极材料在锂离子电池中的应用。
19、为实现上述专利技术目的的第三个方面，本专利技术还提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池的负极含有上述煤基石墨负极材料或根据上述方法制备得到的煤基石墨负极材料。
20、在本专利技术中，如无特别说明，文中出现的百分比均为质量百分比。
21、本领域技术人员理解，所述煤基石墨负极材料的灰分含量不宜高，比如不超过10％，比如3％、5％或7％，可以通过对原料煤进行洗选脱灰处理以满足要求，为本领域所熟知，这里不再赘述。
22、在本专利技术中，如无特别说明，百分含量均为质量百分含量。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点
24、本专利技术以煤炭为原料，通过多种煤进行配煤，然后炼焦并石墨化，有利于石墨化过程中石墨沿着110面择优取向生长，110面会变多，倍率性能好，并且原料成本低；本专利技术的石墨材料锂离子嵌入脱出的通道多，扩散速度快，在实现高的功率输出的同时依然保持了较高的库仑效率和较高的容量，并且其倍率性能优异2c/0.1c容量保持率％≥60％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种煤基石墨负极材料，其特征在于，所述煤基石墨负极材料的(110)晶面的峰强度I110与(004)晶面的峰强度I004满足以下条件：I110/I004≥1.0；所述石墨负极材料的(110)晶面的峰强度I110与(101)晶面的峰强度I101满足以下条件：I110/I101≥1.5。
2.根据权利要求1所述的煤基石墨负极材料，其特征在于，1.0≤I110/I004≤2.0，1.5≤I110/I101≤3.0；更优选地：1.4≤I110/I004≤1.8，1.7≤I110/I101≤2.5。
3.根据权利要求1-2所述的煤基石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的层间距d值≤0.34nm；优选的，0.336nm≤d≤0.337nm；更优选地，0.3364nm≤d≤0.3369nm；
4.一种煤基石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述原料煤中，肥煤占20-23％、焦煤占50-55％、1/3焦煤占15-20％以及瘦煤占8-12％。
6.根据权利要求4或5所述
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所得焦炭颗粒的平均粒径D50为5-20微米。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述石墨化温度为2800-3400℃。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的煤基石墨负极材料或权利要求4-8中任一项所述的制备方法制备得到的煤基石墨负极材料在锂离子电池中的用途。
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的负极含有根据权利要求1-3中任一项所述的煤基石墨负极材料或权利要求4-8中任一项所述的制备方法制备得到的煤基石墨负极材料所述的煤基石墨负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种煤基石墨负极材料，其特征在于，所述煤基石墨负极材料的(110)晶面的峰强度i110与(004)晶面的峰强度i004满足以下条件：i110/i004≥1.0；所述石墨负极材料的(110)晶面的峰强度i110与(101)晶面的峰强度i101满足以下条件：i110/i101≥1.5。
2.根据权利要求1所述的煤基石墨负极材料，其特征在于，1.0≤i110/i004≤2.0，1.5≤i110/i101≤3.0；更优选地：1.4≤i110/i004≤1.8，1.7≤i110/i101≤2.5。
3.根据权利要求1-2所述的煤基石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料的层间距d值≤0.34nm；优选的，0.336nm≤d≤0.337nm；更优选地，0.3364nm≤d≤0.3369nm；
4.一种煤基石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘广宏，苏志江，张小涛，贺国锋，孔俊丽，梁文斌，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。