[发明专利]一种复合石墨负极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种复合石墨负极材料的制备方法，制备步骤如下：1）选择不同的焦源进行粉碎、整形，惰性气体保护下在碳化炉中低温碳化；2）将碳化产物与粘合剂、石墨化催化剂混合均匀，进行高温石墨化，最后再将产物筛分除去大颗粒，所得即为复合石墨负极材料。本发明提供的复合石墨负极材料制备方法，采用粘合剂对人造石墨进行表面改性，能够有效的发挥二者的优点，使得本发明复合石墨负极材料具有压实密度高、克容量高的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料领域，具体的，本发明涉及一种复合石墨负极材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着便携电子设备的发展及移动通讯的普及，对锂离子电池的性能提出了更高的要求。作为锂离子电池的重要组成部分，负极材料对锂离子电池性能有重大影响。传统石墨类负极材料具有较低的锂嵌入/脱嵌电位、合适的可逆容量、资源丰富、价格低廉等优点，一直在负极市场占据主导地位。但同时，传统的石墨类负极材料在循环过程中存在循环性能差、倍率性能不佳等问题，这主要是由石墨类材料存在各向异性引起的，即石墨颗粒在不同方向上存在不同的物理化学性质，当锂离子嵌入或脱出时，在不同方向上产生不同的应力，这些应力无法相互抵消，从而在某些方向上产生较大的应变，即表现为膨胀。电极膨胀使电池活性物质在单位体积内的可填充量降低，从而表现出容量降低及倍率性能差的问题。专利公开号CN104609400A采用油系石油焦进行造粒、包覆、粘接而成的二次人造石墨颗粒为原料a，小颗粒天然石墨球为原料b，通过除杂、球形化、包覆、粘接、高温碳化制得复合石墨材料，循环稳定性好、倍率性能高等优点。但是制备该材料采用大量的造粒、除杂工艺会破坏复合石墨之间的粘接，同时将产生很多的活性表面，从而增加电极片在充放电过程中的副反应发生，同时该方法制备过程复杂，成本较高，很难得到大范围的推广。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，为了综合无定型碳和人造石墨的优势，得到压实密度高、循环性能好的复合石墨负极材料，本发明的目的在于提供一种复合石墨负极材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。采用本发明制备的复合石墨负极材料压实密度高、克容量大和循环稳定性好。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合石墨负极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

①将焦源进行粉碎、整形，惰性气体保护下在碳化炉中低温碳化；

②将碳化产物与粘合剂、石墨化催化剂混合均匀，进行高温催化石墨化；

③将高温石墨化产物筛分除去大颗粒，所得即为复合石墨负极材料。

步骤①中，所述的焦源为针状焦，海绵焦，弹丸焦或沥青焦中的任意一种或至少两种的组合；

步骤②中，所述的粘合剂指在石墨负极材料领域中常用的域中常用的能够粘合天然石墨和人造石墨，并且高温石墨化后能够制成无定型碳的粘合剂，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中的一种或多种。所述石油沥青或煤沥青的粒径较佳地为0.1mm以下。本发明所述的石油沥青、煤沥青、天然沥青、酚醛树脂、环氧树脂皆可选用本领域各种规格的石油沥青、煤沥青、天然沥青、酚醛树脂、环氧树脂。

步骤②中，所述的石墨化催化剂较佳地为下述元素的碳化物和氧化物中的一种或多种： 硅、铁、锡、磷或硼，更佳地为硅的碳化物和/或磷的氧化物。

步骤②中，所述的粘合剂的用量为焦源质量的5%~30%；石墨化催化剂的用量为焦源质量的1%~10%。

步骤①中，所述的低温碳化处理时间为2-8小时，处理温度为800~1500℃。

步骤②中，所述的高温催化石墨化处理时间为24-48小时，处理温度为2800~3200℃。

步骤③中，所述的筛分，能够保证批次的质量均一，颗粒均匀。