[发明专利]一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法。该制备方法包括下述步骤：（1）惰性气体中，将高分子材料与天然石墨的混合物按0.5～1.5℃/min升温至200～350℃，恒温80～200min得到包覆体；（2）将包覆体与沥青质炭前驱体混合后，按2.5～3.5℃/min的升温速率升温至380～450℃，在恒温条件下进行热缩聚反应60～200min后，升温至580～620℃保持30～60min得到复合体；（3）将复合体于600～1500℃进行炭化处理，即可。利用本发明的方法制得的石墨材料得到的锂离子电池具有优异的循环性能，良好的低温性能和较高的充放电效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

随着科技发展，电子产品和能源汽车对能量密度以及高功率更加地关注，尤其是能源汽车对高功率即能快速充放电有很大的要求。因此，一些高功率且能量密度高的负极材料被广泛地研究。目前，锂离子电池的负极主要是石墨材料，但石墨材料由片层结构组成，d002较小，功率性能没有硬炭、软炭等无定型材料优异，导致电池的充放电性能下降，循环性能降低。因此近年来针对石墨的改性处理已经成为研究热点。

专利CN101887967A将沥青进行乳化处理，然后与天然石墨混合包覆设计，这种方法虽然包覆的很均匀，但单纯的沥青包覆对功率性能改善不大。日本专利JP20020422816采用化学气相沉积法对石墨材料进行包覆，可以使得包覆材料在材料表面更均一，降低材料的粉末电阻和比表面积，提高材料的耐电解液的能力，但同时也使其工艺变复杂，成本增加。专利CN2006100161199.3采用溶剂将树脂的混合物与沥青混合包覆石墨颗粒后炭化，这种方法虽然包覆的均匀，也兼容了树脂和沥青的优点，但需要选择能溶解沥青的树脂才能达到此专利的效果，对其选择有一定的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于为了克服现有的石墨材料循环性能和低温性能差的问题，而提供一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法。本发明的锂离子电池石墨负极材料的功率性能高，低温性能优异。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其包括下述步骤：

（1）惰性气体中，将高分子材料与天然石墨的混合物按0.5～1.5℃/min升温至200～350℃，恒温80～200min得到包覆体；所述的高分子材料与所述的天然石墨的质量比为（0.1:10）～（3:10），所述的高分子材料为酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂中的一种或多种；

（2）惰性气体中，将步骤（1）的包覆体与沥青质炭前驱体混合后，按2.5～3.5℃/min的升温速率升温至380～450℃，在恒温条件下进行热缩聚反应60～200min后，升温至580～620℃保持30～60min得到复合体；所述的沥青质炭前驱体与所述的天然石墨的质量比为（0.4:10）～（2:10）；所述热缩聚反应的聚合压力为0.1～20MPa；

（3）惰性气体中，将步骤（2）的复合体于600～1500℃进行炭化处理，即可。

本发明步骤（1）中，所述的高分子材料较佳地为酚醛树脂。所述的高分子材料的重均分子量较佳地为3000～4000。

本发明步骤（1）中，所述的天然石墨可为本领域常规的各种普通天然石墨原材料；所述的天然石墨的D50较佳地为5～18μm，所述的D50为体积平均粒径，指一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径，其物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%；所述天然石墨的形貌可以为本领域常规的形貌，如球形、类球形或者椭球形。

本发明步骤（2）中，所述的沥青质炭前驱体可以为本领域常规的沥青质炭前驱体，较佳地为煤沥青和/或石油沥青，更佳地为石油沥青。所述的沥青质炭前驱体的平均粒径可为本领域常规的粒径，较佳地为2～15μm。