[发明专利]一种锂离子电池人造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人造石墨负极材料及其制备方法。该制备方法包括下述步骤：①将易石墨化原料与粘结剂和催化剂进行混捏；②压型；③焙烧处理；④石墨化处理；⑤制粉处理得粉料；⑥表面改性，即可。本发明的人造石墨负极材料的容量大，球形度高，加工性能优异，循环性能好，使用稳定性佳。

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人造石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池是在20世纪90年代初发展起来的最先进的电池之一，它具有高电压、比能量大、寿命长及无记忆效应等特点。自1991年以来，锂离子二次电池广泛用于移动电话、笔记本电脑、摄像机和电动车等方面。

由于直接使用金属锂负极存在较大的安全问题，为此诞生了以碳为负极的锂离子电池。1989年Sony公司推出以石油焦碳为负极的锂离子电池，从此碳负极材料便受到人们的极大关注。碳素负极材料主要包括石墨类（天然石墨和中间相炭微球、人造石墨）、非石墨类（软碳、硬碳）、碳纳米管及掺杂型碳等。研究表明，碳材料依其来源及制备方法不同，在结构、嵌锂容量及嵌锂机理上会有很大差异。

锂离子电池负极材料在实际应用中仍然是石墨类材料占主导地位。石墨化碳负极材料，其导电性好，结晶度高，具有良好的层状结构，适合锂离子的嵌入和脱出。中间相炭微球材料压实密度低，涂极片后难滚压，压不下去，且其首次放电容量偏低。天然石墨虽然具有容量高的优点，但在循环过程中容量衰减快。人造石墨具有循环稳定的优点，但在容量上一般要低于天然石墨，且其加工性能不如天然石墨。

随着电子信息产业的迅猛发展，各种产品对小型化、轻量化的要求不断地提高，对锂离子二次电池大容量、长循环等方面的性能要求日益迫切。锂离子电池容量的提高主要依赖于炭负极材料的发展完善，因此提高锂离子电池负极材料的比容量、压实密度，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，研究人员一直致力于对锂离子电池高容量人造负极材料的研究。

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人造石墨负极材料的容量低，加工性能差的缺陷，提供一种锂离子电池人造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首次放电容量高，压实密度高，循环性能好，使用稳定性佳。本发明的制备方法简单，易于工业化大规模生产，原料来源广泛，成本低，产品收率高。

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人造石墨负极材料的制备方法，其包括下述步骤：①将易石墨化原料与粘结剂和催化剂进行混捏；②压型；③焙烧处理；④石墨化处理；⑤制粉处理得粉料；⑥表面改性，即可。

步骤①中，所述的易石墨化原料可为本领域常规使用的各种焦粉，较佳地为石油焦和/或沥青焦，更佳地为针状石油焦和/或针状沥青焦。所述的易石墨化原料的中位粒径D50较佳地为10～30μm。

步骤①中，所述的粘结剂可为本领域常规使用的各种能够石墨化的粘结剂，较佳地为石油沥青、煤沥青、酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂和糠醛树脂的一种或多种，所述的粘结剂与所述的易石墨化原料的质量比较佳地为（1:5）～（2:5）。所述的催化剂可为本领域常规使用的石墨化催化剂，较佳地为硅的碳化物、铁的碳化物、镍的碳化物、钛的碳化物、硼的碳化物、硅的氧化物、铁的氧化物、镍的氧化物、钛的氧化物、硼的氧化物、硅的氮化物、铁的氮化物、镍的氮化物、钛的氮化物和硼的氮化物中的一种或多种，更佳地为硅的碳化物和/或铁的氧化物；所述的催化剂与所述的易石墨化原料的质量比较佳地为（1:100）～（10:100）。所述的混捏可采用本领域常规的方法进行，较佳地为固相混捏和/或液相混捏，更佳地为液相混捏。

步骤②中，所述的压型可采用本领域各种常规压型的方法进行，较佳地为挤压成型、模压成型、震动成型和冷等静压成型中的一种或多种。所述的压型的时间以压型至体积密度为1～1.5g/cm³为止。