本发明专利技术公开了一种用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料，它的粒度分布D10为6～10μm、D50为17～20μm、D90为28～50μm，振实密度为0.8～1.6g/cm3，碳含量为93.0～99.99％，石墨化度为85～97％。本发明专利技术用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料具有克容量高、分子间结合力强、热膨胀系数低、耐高低温性能好、循环寿命长、极片压实密度高等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
目前，国内用于制作锂离子电池碳负极材料的分两类人造石墨和天然石墨，人造 石墨有中间相炭微球(MCMB)、中间相碳纤维(MCF)和人造石墨粉。前两种人造石墨是被广 泛采用的负极材料，具有颗粒形态好、不可逆容量损失低、循环稳定的优点，但也存在放电 容量低、制备成本高的缺点。中间相炭微球的放电容量一般在320mAh/g左右，并且制备成 本较高，限制了其在动力电池方面的应用。天然石墨具有低的嵌入电位，优良的嵌入-脱嵌 性能，是良好的锂离子电池负极材料。但是其缺点在于石墨层间以较弱的分子间作用力，即 范德华力结合，充电时，随着溶剂化锂离子的嵌入，层与层之间会产生剥离(exfoliation) 并形成新的表面，有机电解液在新形成的表面上不断还原分解形成新的SEI膜，既消耗了 大量锂离子，加大了首次不可逆容量损失，同时又由于溶剂化锂离子的嵌入和脱出会引起 石墨颗粒的体积膨胀和收缩，致使颗粒间的通电网络部分中断，因此循环寿命很差。此外， 天然石墨还存在振实密度低的缺点，也影响了它的体积比容量。对石墨进行修饰，可以大大提高它的可逆容量和循环寿命。常用的改性处理方法 有表面氧化、表面包覆各种软炭和硬炭等。但是通常的改性处理仍然存在首次充放电的库 仑效率较低；表面氧化法不能从根本上解决高结晶度石墨的循环稳定性问题。目前国内外 通常采用的改性处理工艺是采用固_固法包覆浙青，由于固_固包覆后要将结团的颗粒粉 碎而引起包覆层不完整，影响了循环性能；并且包覆炭化后引起比容量降低、导电性差不能 够大倍率放电等缺陷，使负极材料的综合电化学性能不能有效提高。现今国内人造石墨产 品的比容量只能达到300 310mAh/g，国内外的改性天然石墨负极材料比容量达到330 345mAh/g，距离石墨的理论容量仍有较大的差距；而循环寿命国内同类产品只达到400次， 国外先进材料可以达到500次，在石墨类负极材料的嵌脱锂特性方面，目前一般认为在首 次充放电过程中在负极材料表面形成了固体电解质中间膜(SEI膜)，形成SEI膜需要消耗 锂离子，造成较大的不可逆容量损失。石墨类负极材料由于其内部各处碳原子所处的化学 状态不同，形成的SEI膜不均勻，与碳材料的结合不够紧密，容易在以后的循环过程中造成 SEI膜的破坏，恶化电池性能。天然石墨依其结晶形态可分成晶质石墨和隐晶质石墨。隐晶质石墨的晶体尺寸通 常小于1微米，而其他天然石墨和人造石墨的晶体尺寸通常大于1微米，由于成矿机理的原 因，隐晶质石墨原矿的杂质剥离困难，物理选矿提纯效果不明显，化学提纯的效果也比鳞片 石墨低，需多次提纯才能达到高纯微晶石墨，所以隐晶质石墨的应用主要在制作铸造涂料、 碳糊、耐火材料等，尚没有用于电池材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是石墨类负极材料的制备成本高、形成的SEI膜不均勻，与碳材料的结合不够紧密，容易在以后的循环过程中造成SEI膜的破坏，恶化电池性 能，提供一种用于锂离子电池负极材料的用成本低廉的无烟煤制备的隐晶质石墨的制备方法。本专利技术的技术方案是一种用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料，它的粒度分 布 DlO 为 6 10 μ m、D50 为 17 20 μ m、D90 为 28 50 μ m，振实密度为 0. 8 1. 6g/cm3， 碳含量为93. 0 99. 99 %，石墨化度为85 97 %。用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料的制备方法，它包括如下步骤(1)选取Vdaf %在0 7. 5，Hdaf %在0 4，镜质体平均最大反射率高于6%，干 燥无灰基高位发热量低于22% MJ/KG的无烟煤，经粉碎后，分级出粒度标准为DlO为6 10 μ m、D50为17 20 μ m、D90为28 50 μ m，振实密度为0. 8 1. 6g/cm3的的无烟煤前 躯体；(2)将步骤(1)中的无烟煤前躯体与氯化钠、氟化钠按1 0. 03 0. 05 0. 03 0. 05的比例混合均勻，在氮气保护下，用密闭的窑炉，在温度为200 1600°C的高温窑炉中 碳化5 8小时；(3)将步骤(2)中的无烟煤在2000 2500°C的条件下，反应40 60分钟，然后 用混合机混合30 50分钟、用除铁机除铁10 30秒，再用100 200目筛网过筛，制成隐晶质石墨。所述步骤(1)中的粉碎步骤为先将无烟煤用球磨机破碎、分级出粒度分布D50为 0 30 μ m，振实密度为0. 8 1. Og/cm3的粉末状无烟煤前躯体，然后用密度为1 1. 5g/ cm3的磁铁矿粉与水的混合物为重介质选煤，洗选出碳含量为93%以上、发热量为7000大 卡以上、强度为30兆帕以上的无烟煤，然后再经雷蒙机粗碎，粉碎出粒度大小为50 80 μ m 的颗粒状的无烟煤，最后用气流粉碎机精碎、分级。所述混合机为“V”型混合机，除铁机为1380槔丝除铁机。本专利技术的有益效果是本专利技术制备的隐晶质石墨结构致密、密度高，制作的锂电池 负极材料具有克容量高、分子间结合力强、热膨胀系数低、耐高低温性能好、循环寿命长、极 片压实密度高等特点。用本专利技术制作的负极材料应用于制作584255A电池的300周循环数据如表1所 示，设计容量为1500mAh。表1 584255A电池的300周循环数据权利要求1.一种用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料，其特征在于它的粒度分布DlO为 6 10 μ m、D50为17 20 μ m、D90为28 50 μ m，振实密度为0. 8 1. 6g/cm3,碳含量为 93. 0 99. 99 %，石墨化度为85 97 %。2.如权利要求1所述的用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料的制备方法，其特征在 于，它包括如下步骤(1)选取0 7.5，朋￡^%在0 4，镜质体平均最大反射率高于6%，干燥无 灰基高位发热量低于22% MJ/KG的无烟煤，经粉碎后，分级出粒度标准为DlO为6 10 μ m、 D50为17 20ym、D90为28 50 μ m，振实密度为0. 8 1. 6g/cm3的的无烟煤前躯体；(2)将步骤(1)中的无烟煤前躯体与氯化钠、氟化钠按1 0.03 0.05 0.03 0. 05的比例混合均勻，在氮气保护下，用密闭的窑炉，在温度为200 1600°C的高温窑炉中 碳化5 8小时；(3)将步骤(2)中的无烟煤在2000 2500°C的条件下，反应40 60分钟，然后用混 合机混合30 50分钟、用除铁机除铁10 30秒，再用100 200目筛网过筛，制成隐晶质石墨。3.根据权利要求2所述的用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料的制备方法，其特 征在于所述步骤(1)中的粉碎步骤为先将无烟煤用球磨机破碎、分级出粒度分布D50为 0 30mm，振实密度为0. 8 1. Og/cm3的粉末状无烟煤前躯体，然后用密度为1 1. 5g/cm3 的磁铁矿粉与水的混合物为重介质选煤，洗选出碳含量为93%以上、发热量为7000大卡以 上、强度为30兆帕以上的无烟煤，然后再经雷蒙机粗碎，粉碎出粒度大小为50 80μπι的 颗粒状的无烟煤，最后用气流粉碎机精碎、分级。4.根据权利要求2所述的用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料的制备方法，其特征 在于所述混合机本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用无烟煤制备的锂离子电池用负极材料，其特征在于：它的粒度分布Ｄ１０为６～１０μｍ、Ｄ５０为１７～２０μｍ、Ｄ９０为２８～５０μｍ，振实密度为０．８～１．６ｇ／ｃｍ３，碳含量为９３．０～９９．９９％，石墨化度为８５～９７％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁国强，
申请(专利权)人：洛阳月星新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：41
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