[发明专利]一种锂离子电池用复合材料、其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池用复合材料，其特征在于，所述复合材料具有各向同性，其包括作为支撑骨架的碳材料和嵌入所述碳材料内部的石墨颗粒，其中所述碳材料为粘结剂热处理后的产物；所述石墨颗粒为天然石墨或由天然石墨和辅料复合而成的天然复合石墨，所述石墨颗粒占所述复合材料总质量的50.0%～99.9%。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料利用X射线衍射求得的（110）面的峰强度I₁₁₀与（002）面的峰强度I₀₀₂之比I₁₁₀/I₀₀₂为0.020以上。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述辅料为人造石墨、中间相炭微球、针状焦、石油焦、硼及硼化合物、磷及磷化合物、硅及硅化合物中的1种或至少2种的组合；

优选地，所述辅料的加入量为所述天然复合石墨总质量的0.1%～50.0%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒度中值D₅₀为3.000～30.000μm，优选为3.000～22.000μm；

优选地，所述复合材料的比表面积为1.000～15.000m²/g，更优选为2.000～8.000m²/g；

优选地，所述复合材料的振实密度为0.200～1.200g/cc，更优选为0.600～1.100g/cc；

优选地，所述复合材料在1.650g/cc压实密度下的吸液时间为80.0s以下；

优选地，所述复合材料作为锂离子电池负极活性物质的首次脱锂比容量为360.0mAh/g以上；

优选地，所述复合材料作为锂离子电池负极活性物质的首次库伦效率为92.0%以上；

优选地，所述复合材料作为锂离子电池负极活性物质的50周循环容量保持率为95.0%以上；

优选地，所述复合材料作为锂离子电池负极活性物质的500周循环容量保持率为90.0%以上；

优选地，所述复合材料作为锂离子电池负极活性物质的10C倍率放电容量相比1C倍率放电容量比值为90.0%以上。

5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的复合材料的方法，包括如下步骤：

（1）对石墨原料进行提升取向性处理得到石墨颗粒；

（2）使用粘结剂在所述石墨颗粒表面进行骨架构建得到粉体；

（3）对所述粉体进行各向同性加压处理得到块体；

（4）对所述块体进行热处理；

（5）进行粉碎-分级-球化、除磁和筛分处理，得到所述复合材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）的提升取向性处理为粉碎球形化处理、融合处理或球磨处理；

优选地，所述粉碎球形化处理的投料方式为间歇式或连续式，更优选为间歇式粉碎球形化处理；

优选地，所述粉碎球形化处理采用的粉碎设备为多功能颗粒处理设备、内分级冲击式微粉机、低速冲击式球化粉碎机、超微球磨机、超微粉碎机、气流涡旋式粉碎机或摆式磨粉机；

优选地，所述粉碎球形化处理的粉碎转速为50～8000rpm，粉碎时间为2～1200min，粉碎次数为1～10次；

优选地，所述间歇式粉碎球形化处理次数为1次，处理时间为1～60min，粉碎转速为1000～8000rpm，分级转速为1000～8000rpm，进料频率为5～80Hz，风量为5～50m³/min；

优选地，所述融合处理的时间为20～800min，更优选为20～300min；

优选地，所述融合处理的转速为800～3000rpm，更优选为800-2600rpm；

优选地，所述融合处理的腔体间隙为0.1～2.0cm，更优选为0.1～1.0cm；

优选地，所述融合处理的温度为10～80℃，更优选为20～60℃；

优选地，所述球磨处理的时间为5min以上，仪器转速为200～4000rpm，采用的球为氧化锆球或刚玉球，直径为1～30mm。