[发明专利]一种锂离子复合石墨负极材料生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子复合石墨负极材料生产方法，属于锂离子电池负极材料技术领域。

背景技术

伴随着低碳、绿色、循环经济的迫切需要，新能源电池的研究得到了迅速发展，作为节能环保的锂离子电池的发展更是备受关注，而电池负极材料是电池储能的关键因素，负极材料的性能决定着锂离子电池的发展水平。碳质材料是人们最早开始研究并应用于锂离子电池负极的材料，至今市场上仍无其它材料可以占据碳质材料作为锂离子电池负极材料的主导地位。

     碳质负极材料主要具有比容量高、电极电位低、循环效率高、循环寿命长等优点，但由于原料来源不同，各种不同碳质原料所生产出的负极材料的应用性能各有其优缺点，所以碳质材料的开发仍为当前研究的热点。并且，随着科技的发展和市场的需求，今后锂离子电池的需求量将不断增加，不仅广泛应用于手机、笔记本、数码产品和电动工具等小型电池领域，还将大量应用于电动汽车、电气混合汽车、航空等领域。本发明采用了不同材质的原料，并针对材料的不同特性，对其粒度、结构等设计运用不同的加工方式，来发挥材料各自的优势，以达到综合应用效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子复合石墨负极材料生产方法，以解决大粒经材料的循环性能差的问题，同时保持较高的容量和效率，同时改善大粒径容量型材料的导电性差、循环寿命短等自然缺陷。

本发明的技术方案：一种锂离子复合石墨负极材料生产方法，具体生产工艺为：

（a）以锻后焦和天然石墨中的一种或两种混合物为原料A；

（b）以延迟焦为原料B；

（c）以粒径为≤3μm的沥青微粉为原料C；

（d）将（a）步骤的原料A粉碎，分级成中位粒径为18~21μm的微粉A；

（e）将（b）步骤的原料B粉碎，分级成中位粒径为8~10μm的微粉B；

（f）将（e）步骤得到的微粉B先在300~600℃下进行改性，然后分级，分级后的最小粒径控制在2μm以上，紧接着与（d）步骤得到的微粉A按A/B=100/（30~100）的比例进行混合；

（g）将（f）步骤得到的混合物料与（c）步骤的原料C按（A+B）/C=100/（2~8）的比例进行气流混合，然后选择在1200~1500℃下进行炭化，或者在2800~3200℃下进行石墨化，或者先在1200~1500℃下进行炭化后在2800~3200℃下进行石墨化；

（h）待（g）步骤得到的物料冷却至室温后，进行打散、筛分。

所述原料C为煤沥青或石油沥青。

（g）步骤中所述气流混合为使用气流混合机进行混合。

（f）步骤中所述混合采用双锥混合机混合。

        所述天然石墨的中位粒径为12μm-18μm。

    本发明的有益效果：

1 、本发明对石油焦粉（在本申请中代表煅后焦和延迟焦么？石油焦包括锻后焦和延迟焦）进行两种粒度规格的混合处理，利用非正态分布粒度分布特性，来发挥其小粒径的导电和循环优势来弥补大粒径的缺陷，同时保证大粒径材料的储能优势；

2、采用两种焦类的混合体作为主要原料，可以发挥其不同的电化学效果，保证较好加工适应性；

3、延迟焦经过改性后与锻后焦复合，并且在热处理之前包覆复合，可以强化复合效果，不会产生不均匀、难分散等排斥现象；

4、综上所述，本发明通过利用粒度非正态分布、两种材质焦类原料的不同特性以及在改性与石墨化之间进行复合，能够大大的发挥材料的综合特性，而且其生产工艺简单，生产效率高，成本低，加工过程安全，可用于工业化生产。

具体实施方式：

实施例1：

称取锻后焦原料A 50kg，进行粉碎并分级成中位粒径为18μm的微粉A。

称取延迟焦原料B 50kg，进行粉碎并分级成中位粒径为10μm的微粉B。

称取微粉B 5kg，在300~600℃下进行改性，然后分级，分级后的最小粒径控制在2μm以上。

称取微粉A 4kg，加入上述改性后的微粉B 2kg，在常温状态下进行混合30min。

称取上述微粉A和微粉B的混合后的材料5kg，加入原料C 100g，进行气流混合，然后在3000℃进行石墨化。

待石墨化后的物料冷却后，进行打散、筛分处理，得到最终产品。

用LIR2430型扣式电池做试验，所得负极材料放电容量为350.6mAh/g，放电效率为94.6%，如表1所示。

实施例2：