[发明专利]一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法

说明书

本发明公开了一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法，是由石油焦颗粒经表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与成型粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压而成型的，其中热处理和搅拌过程对混合物料形成离心挤压力，使得类几何体结构石油焦颗粒的大平面相互对接成型，即得微观平台型结构的石墨颗粒负极材料。本发明的石墨负极材料具有平台模型、结构稳定性以及强度较好等特点，加强了石墨的体积密度，降低了颗粒在加工过程中结构的二次破坏，可延长石墨颗粒材料在锂电池应用体系中的循环寿命，减少了表面负反应以及反应过程产气、锂枝晶等，大大提升了材料的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法。

背景技术

锂电能源行业近年来发展迅速，锂电相关产业也同步迅速发展，目前世界禁燃油汽车呼声日渐高涨，燃油车禁止令被全世界多个国家提上日程，为此，致使石墨负极材料需求量也越来越大。石墨负极材料前驱体制备工艺中的重要环节之一就是石墨微观粒子结构成型，这关乎到石墨负极材料综合性能，同时，石墨微观结构模型设计合理性，关乎到石墨材料在动力等领域的应用情况的合理性。在负极材料前驱体结构成型过程中，石墨负极材料的开发必须要以动力汽车锂电池使用关键因子为导向进行设计，从应用角度出发，充电时间、循环寿命、安全性能均为重要考量指标。

然而，目前石墨负极材料实际商业化使用的微观结构成型方式相对单一，对微观结构成品的人为控制能力不强，多数存在随机性，或者结构成型后通过后期再加工进行弥补修饰，消耗过多资源，而且后期结构修饰往往会伴随诸多副反应因子的引入，如石墨颗粒表面活性点，官能团变性对材料的安全性能引入新的不确定因素，导致材料的应用以及安全性能得不到保障。

有鉴于此，确有必要研究如何筛选以及制备出具有类几何微观结构的石墨原颗粒；如何筛选合适的石墨颗粒粘接剂以保障具有平台型结构成型所需要的流动性；如何通过粘接剂以及石墨原颗粒自身的热反应特性制定热处理方式使二者能充分接触，形成平台型结构；如何通过粘接剂以及石墨原颗粒自身的热反应特性制定合适的成型设备使其形成具备较强结构强度的平台型结构石墨颗粒，进而克服现有石墨负极材料的不足之处。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种平台型锂离子电池用石墨负极材料及其制法，石墨微观颗粒具有平台模型、结构稳定性以及强度较好等特点，加强了石墨的体积密度，降低了颗粒在加工过程中结构的二次破坏，可延长颗粒的循环寿命，减少了表面负反应以及反应过程产气、锂枝晶等，大大提升了材料的安全性能。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种平台型锂离子电池用石墨负极材料，该平台型锂离子电池用石墨负极材料是由表面修饰后的类几何体石油焦颗粒与粘接剂进行均质化、热处理同时离心搅拌挤压而成型的。这种平台型结构模型石墨负极材料结构，进一步加强石墨颗粒稳定性以及成型结构强度，同时克服石墨负极材料结构在加工过程中的反破坏性，进而加强材料的安全性能，避免石墨颗粒在锂电池模组工作过程中发生副反应。

优选地，所述的表面修饰包括对针状石油焦颗粒进行去棱角、研磨和筛分；表面修饰可以减少独立颗粒表面缺陷，避免颗粒成型过程中由于独立颗粒表面缺陷造成平台型颗粒生成缺陷以及影响成型颗粒结构强度。该平台型锂离子电池用石墨负极材料具有平台模型、结构稳定性以及强度较好的石墨化颗粒。

优选地，所述的针状石油焦颗粒的中值粒径DV50为5-30μm。

优选地，所述的石油焦颗粒与成型粘接剂的质量百分比为石油焦颗粒1-30％、粘接剂70-99％。

优选地，所述的成型粘接剂的中值粒径DV50为1-20μm。优选地，所述的成型粘接剂为高分子高聚物粘接剂，高分子高聚物粘接剂为煤、油系沥青或酚醛树脂中一种或多种。

一种前述的平台型锂离子电池用石墨负极材料的制法，包括下列步骤：