[发明专利]一种锂离子电池负极材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极材料及其制造方法。

背景技术

能源危机和环境保护是当今人类社会面临的两大问题。自1991年发明锂离子二次电池的商品化以来，锂离子电池行业迅速发展。

锂离子电池的负极材料主要有石墨、软碳、硬碳、硅基合金、锡基合金、金属氧化物、钛酸锂等，其中石墨和软碳负极材料是目前使用最广泛的锂离子二次电池负极材料，占据绝大部分市场份额。我国的石墨储量占世界首位，同时我国也是锂离子电池负极材料的生产大国，产量居世界前列。我国每年生产的锂离子电池碳负极有几万吨，而锂离子电池负极材料对原料的粒度、比表面积、振实密度等物理性能和生产工艺过程有着严格的要求，此外，对石墨产品和软碳、硬碳的纯度也有着很高的要求，比如要求高碳含量、低硫、低金属元素，尤其对铁、铬、钴等元素的含量有着严格的限定。根据2009年10月30日颁布的《锂离子电池石墨类负极材料》中华人民共和国国家标准，材料颗粒的平均粒度大于10μm，绝大多数是大于15μm。

然而，上述标准致使在碳负极材料产品生产过程中产生大量的微粉，比如尾料和小于粒度要求的物料，由于粒度小(平均粒度小于10μm)、比表面积大(大于10m²/g)、振实密度低(小于0.80g/cm³)、压实密度低等物理性能原因而无法得到充分有效利用，使具有较好化学性能的微粉原材料浪费，或者降低价格供给一些低附加值产品使用，原料的利用率仅为60-80％，另一方面对环境也容易造成污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种锂离子电池负极材料及其制造方法，以解决上述技术问题的至少一种。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种锂离子电池负极材料，由以下质量百分比组分组成：水溶性粘结剂3.0-4.5％、氯化锡1.0-1.5％、红磷5.0-7.5％和余量的碳微粉。

本发明的有益效果是：本发明将负极材料生产过程中产生的尾料和小于粒度要求的物料作为生产原料，提高了材料的利用率和附加值，通过二次成型工艺降低了改性碳微粉的比表面积，提高了粒度和振实密度等物理性能，使碳微粉的电化学性能优势得到发挥和提高，可以满足锂离子电池负极材料使用的要求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，由以下质量百分比组分组成：水溶性粘结剂3.8％、氯化锡1.2％、红磷6.3％和余量的碳微粉。

进一步，所述水溶性粘结剂为改性魔芋糖甘露聚糖。

进一步，所述碳微粉的平均粒度为2.0-20.0μm。

本发明还提供一种锂离子电池负极材料的制造方法，具体技术方案如下：一种锂离子电池负极材料的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，在水中加入水溶性粘结剂，获得浆料；

步骤2，在步骤1中制得的浆料中加入碳微粉、氯化锡和红磷；

步骤3，加入可溶性铜盐，过滤、将沉淀干燥；

步骤4，在惰性气体保护下，热处理后冷却，冷却至200-150℃，再在空气中冷却，制得锂离子电池负极材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述热处理温度为600-900℃。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种锂离子电池负极材料，由以下质量百分比组分组成：水溶性粘结剂3.0-4.5％、氯化锡1.0-1.5％、红磷5.0-7.5％和余量的碳微粉。所述水溶性粘结剂为改性魔芋糖甘露聚糖。所述碳微粉的平均粒度为2.0-20.0μm。制备时，包括以下步骤：步骤1，在水中加入水溶性粘结剂，获得浆料；步骤2，在步骤1中制得的浆料中加入碳微粉、氯化锡和红磷；步骤3，加入可溶性铜盐，过滤、将沉淀干燥；步骤4，在惰性气体保护下，热处理后冷却，冷却至200-150℃，再在空气中冷却，制得锂离子电池负极材料。所述热处理温度为600-900℃。

相对于现有技术，本发明将负极材料生产过程中产生的尾料和小于粒度要求的物料作为生产原料，提高了材料的利用率和附加值，通过二次成型工艺降低了改性碳微粉的比表面积，提高了粒度和振实密度等物理性能，使碳微粉的电化学性能优势得到发挥和提高，可以满足锂离子电池负极材料使用的要求。

下面通过具体的实施例来进行介绍。

实施例1