[发明专利]一种中间相负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中间相负极材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：①将球形天然石墨、中间相碳微球生球及石墨化催化剂混合均匀得混合物；②将所述混合物及能够石墨化的粘合剂加热捏合1～2小时得捏合物；③压成块状得捏合物的成型体；④在惰性气体保护下，将所述的成型体于800～1500℃进行炭化处理，冷却至室温；⑤于2800～3200℃进行催化石墨化高温处理。本发明能够进一步提高中间相负极材料的充放电容量和充放电效率，改善材料的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种中间相负极材料及其制备方法。

背景技术

中间相炭石墨化产品是一种优良的锂离子电池负极材料。近年来，锂离子电池在移动电话、笔记本电脑、数码摄像机和便携式电器上得到了大量应用。锂离子电池具有能量密度大、工作电压高、体积小、质量轻、无污染、快速充放电、循环寿命长等方面的优异性能，是21世纪发展的理想能源。中间相炭作为锂离子二次电池的负极材料，具有电位低且平坦性好、比重大、初期的充放电效率高以及加工性好等特点。理论上LiC₆的可逆储锂容量可达到372mAh/g，中间相炭的可逆储锂容量却只有310mAh/g左右，负极材料的容量还有上升的空间。随着电子信息产业的迅猛发展，各种产品对小型化、轻量化的要求不断提高，对锂离子二次电池大容量、快速充电等高性能的要求日益迫切。锂离子电池容量的提高主要依赖炭负极材料的发展和完善，因此提高锂离子电池负极材料的比容量、减少首次不可逆容量及改善循环稳定性一直是研究开发的重点。

中间相炭微球经催化石墨化、掺杂等方法处理可以有效地提高锂离子二次电池用负极材料品质，不但可以提高石墨的可逆储锂容量，而且能够改善材料的循环性能。文献：（1）《材料研究学报》Vol.21No.4P.404-408(2007年)报道了催化热处理锂离子电池用中间相炭，有效地缓解了碳表面的不可逆电化学反应；（2）美国专利US2006001003报道了催化石墨化处理人造石墨类负极材料的方法，能改善快速充放电性能和循环性能。

上述文献报道的各种改进方法的不足之处在于：由于涉及中间相炭，导致制取过程复杂，添加的成分不易获得，或者产品收得率不十分显著，而导致生产成本的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的制备负极材料的方法过程复杂、原料不易得和收率不高而导致生产成本高的缺陷，提供了一种中间相负极材料及其制备方法。本发明能够进一步提高中间相负极材料的充放电容量和充放电效率，改善材料的循环性能。

本发明提供了一种中间相负极材料的制备方法，其包括如下步骤：①将球形天然石墨、中间相碳微球生球及石墨化催化剂混合均匀得混合物；②将所述的混合物及能够石墨化的粘合剂加热捏合1～2小时得捏合物；③压成块状得捏合物的成型体；④在惰性气体保护下，将所述的成型体于800～1500℃进行炭化处理，冷却至室温；⑤于2800～3200℃进行催化石墨化高温处理，即可。

步骤①中，所述的球形天然石墨可选用本领域各种常规的球形天然石墨，所述的球形天然石墨的平均粒径为本领域此类材料的常规粒径，较佳地为12～36μm。所述的石墨化催化剂的用量较佳地为球形天然石墨和中间相碳微球生球质量之和的1～10%，更佳地为3～8%。

步骤①中，所述的球形天然石墨和中间相碳微球生球的质量比较佳地为1:1～1:4。

步骤①中，所述的中间相碳微球生球的平均粒径为本领域此类材料的常规粒径，较佳地为20～30μm。

步骤①中，所述的石墨化催化剂较佳地为下述元素的碳化物和氧化物中的一种或多种：硅、铁、锡或硼，更佳地为硅的碳化物和/或铁的氧化物。

步骤②中，所述的能够石墨化的粘合剂指在石墨负极材料领域中常用的能够起粘合作用，并且石墨化后能够制成人造石墨的粘合剂，较佳地为石油沥青和/或煤沥青。所述的石油沥青或煤沥青的粒径较佳地为0.1mm以下。本发明所述的石油沥青或煤沥青可选用本领域各种规格的石油沥青或煤沥青。