[发明专利]一种高倍率碳负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高倍率碳负极材料的制备方法，具体步骤如下：首先将焦类和导电颗粒、碳纳米管、炭黑、乙炔黑中的一种或者多种进行预混，再将混合好的物料与碳类进行一次烧结包覆，将制备好的颗粒进行石墨化处理；石墨化处理后的物料与树脂类材料进行二次包覆；采用溶剂进行表面处理，用离心、沉淀等方法从溶剂中分离出固相颗粒，再进行碳化，制得5‑20um的颗粒，既得到一种高倍率碳负极材料。本发明通过混捏造粒等方式，对颗粒进行二次包覆造粒将材料内壳填充，使材料内部结构稳定，使碳负极材料具有高倍率性能、高压实、高比容量等优点。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体是一种高倍率碳负极材料的制备方法。

背景技术

在目前商业化的锂离子电池负极材料中，碳负极材料包括天然石墨、人造石墨、软碳和硬碳，而前两种石墨负极是被广泛运用在锂离子电池生产中，由于石墨负极容量高、嵌/脱锂可逆性好、电位平台低以及循环性能优良等优点，其作为是3C类电子产品的主要负极材料并且得到了广泛应用。

在国内外市场上由于动力汽车的突起，对于锂离子电池负极材料的倍率性能再一次提高，因此，从锂离子电池功率密度上考虑以及业界对高功率密度锂离子电池的迫切需求，开发高功率密度同时兼顾高能量密度的锂离子电池意义重大。专利CN105024075A是利用小的石墨前驱体，石墨前驱体的平均粒径D50为5μm-10μm，快速充电(1.5C)45分钟能达到80％以上，但是倍率性能仍然欠佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内部结构稳定、使用寿命高的高倍率碳负极材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高倍率碳负极材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将按照重量份0.1-20份的焦类和按照重量份0.1-10份的导电剂混合；

(2)将步骤(1)混合制备的好的物料与碳类进行一次包覆，将一次包覆后的材料置于回转炉内在400-1500℃惰性气体下烧结，烧结压力为0.01-0.1MPa，烧结时间为350-450min，之后通氮气冷却至室温，并将包覆好的材料通过气流粉碎机制成5-20um大小的颗粒；

(3)将步骤(2)所制备好的颗粒在2800-3500℃进行石墨化处理；

(4)将步骤(3)石墨化处理后的物料与树脂类材料进行二次包覆，将二次包覆后的材料置于回转炉内，500-1500℃惰性气体下烧结，之后冷却至室温；

(5)采用溶剂将步骤(4)处理后的物料进行表面处理，用离心、沉淀的方法从溶剂中分离出固相颗粒，再在500-1000℃的温度下进行碳化，再经气流粉碎工艺制得5-20um的颗粒，既得。

作为本发明进一步的方案：所述碳类为天然石墨、人造石墨、石墨碎、中间相碳微球、软碳、硬碳中的一种或两种以上。

作为本发明进一步的方案：所述碳类的颗粒为5-30um，含碳量为99.8-99.9％。

作为本发明进一步的方案：所述焦类为石油焦、沥青焦、针状焦、焦炭中一种或两种以上。

作为本发明进一步的方案：所述导电剂为炭黑、乙炔黑、炉黑、科琴碳、导电颗粒、碳纳米管、碳纤维、导电纤维中的一种或两种以上。

作为本发明进一步的方案：所述步骤(3)的烧结升温速率为5-10℃/min。

作为本发明进一步的方案：所述溶剂为吡啶、喹啉、二甲苯、甲苯中的一种或两种以上。

作为本发明再进一步的方案：所述高倍率碳负极材料的形貌为球形、片状、鹅卵形的一种或者两种以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：