【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法。
技术介绍
1、电子产品的蓬勃发展，对高性能能量储存与转化装置提出更高的要求。目前锂离子电池是电子设备中不可或缺的一部分。目前，商品化锂离子负极材料主要为针状焦、石油焦粉体为原料，经过近3000℃以上高温石墨化得到的石墨碳材料；此外由于上述粉体的堆密度较低，导致粉体石墨化装炉容量小、能耗高等缺点，造成人造石墨负极材料生产成本高昂。因此，亟需开发一种成本低、操作简单、可规模生产的高容量人造石墨负极材料的制备方法。
技术实现思路
1、为克服现有人造石墨负极材料制备方法的不足，缓解困扰高性能人造石墨制备低成本化制备的迫切需求，本专利技术提出一种低温催化石墨化低成本制备循环稳定性好、可规模生产的人造石墨负极材料的制备方法。
2、本专利技术的设计思路为：将具有粘结性的高分子溶液与混有催化剂的原料粉体混合均匀后，压块成型，以期加大单位面积待石墨化焦粉的质量，之后在2500-2800℃低温催化石墨化，降低石墨化能耗，实现人造石墨的高通量低成本制备。相比传统人造石墨负极材料制备方法，该法有如下特点：1)石墨化温度低于目前商品化人造石墨制备过程中石墨化的温度200～500℃，可显著降低用电能耗；2)少量低残碳率粘结剂组分保证了拟石墨化的粉体原料成型，从而显著提高粉体堆积密度，增大批次石墨化原料处理量(即石墨化装容量)或装炉量；3)成型后的块体经过石墨化后内部无高硬度结块，仅需简单破碎即可变成粉体；4)本专利
3、为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现：
4、一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，包括以下步骤：
5、s1.将高分子粘结剂溶解于溶剂中，获得高分子溶液a；
6、s2.将原料粉体与陶瓷粉按比例混合均匀，得到复合物b；
7、s3.将高分子溶液a与复合物b搅拌混合，得到混合物c；
8、s4.将混合物c压块成型，经过烘干、石墨化后，得到人造石墨负极材料。
9、优选地，所述的步骤s1中高分子粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种；溶剂为水或乙醇。
10、优选地，所述的步骤s1中溶解的温度范围为室温-90℃；高分子溶液a的浓度为2-30％。
11、优选地，所述的步骤s2中原料粉体为针状焦、石油焦、沥青焦、无烟煤细粉中的一种或多种；陶瓷粉为硅粉、碳化硅、氧化硅、碳化硼中的一种或多种。
12、优选地，所述的步骤s2中陶瓷粉与原料粉体的质量比例控制在0.1-10％之间。
13、优选地，所述的步骤s3中混合物c中高分子粘结剂与原料粉体的质量比例为1:100-10:100。
14、优选地，所述的步骤s3中搅拌的温度范围为室温-70℃。
15、优选地，所述的步骤s4中成型压力为5-20mpa；石墨化温度为2500-2800℃，时间为0.5-8h。
16、一种如前所述的制备方法制得的人造石墨负极材料。
17、一种锂离子电池，包括如前所述的人造石墨负极材料。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
19、(1)本专利技术可以显著降低人造石墨负极材料的制备成本，在石墨化过程中加入陶瓷催化剂，在不降低石墨化度的前提下，显著降低石墨化温度，进而节约能耗。此外，使用粘结剂后，粉体原料经过压块处理，密度大幅度提升，可以显著提高石墨化过程的装容量，继而显著提高石墨化效率，降低石墨化成本。而且，由于在制备过程中没有使用常规金属催化剂，避免了后续石墨化产品中金属催化剂残留。
20、(2)本专利技术所采用的制备方法工艺简单、可操作性强、适合工业化生产。
21、(3)本专利技术通过选择合适的高分子粘结剂和陶瓷粉，使所得石墨化产品的石墨化度可在83％-95％可调，0.1c平均放电比容量为320-360mah/g范围可调。
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1.一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S1中高分子粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种；溶剂为水或乙醇。
3.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S1中溶解的温度范围为室温-90℃；高分子溶液A的浓度为2-30％。
4.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S2中原料粉体为针状焦、石油焦、沥青焦、无烟煤细粉中的一种或多种；陶瓷粉为硅粉、碳化硅、氧化硅、碳化硼中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S2中陶瓷粉与原料粉体的质量比例控制在0.1-10％之间。
6.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S3中混合物C中高分子粘结剂与原料粉体的质量比例为1:100-10:10
7.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S3中搅拌的温度范围为室温-70℃。
8.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤S4中成型压力为5-20MPa；石墨化温度为2500-2800℃，时间为0.5-8h。
9.一种权利要求1～8任意一项所述的制备方法制得的人造石墨负极材料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的人造石墨负极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤s1中高分子粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种；溶剂为水或乙醇。
3.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤s1中溶解的温度范围为室温-90℃；高分子溶液a的浓度为2-30％。
4.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所述的步骤s2中原料粉体为针状焦、石油焦、沥青焦、无烟煤细粉中的一种或多种；陶瓷粉为硅粉、碳化硅、氧化硅、碳化硼中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高通量低温催化石墨化制备人造石墨负极的方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘占军，田晓冬，连鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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