[发明专利]一种高容量快充石墨负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

B1、原料预处理：将A、B两种组分进行组合，经过制粉、球化、分级处理、混合，得到平均粒径3-15μm的碳微粉；其中，所述A组分为易石墨化焦或高结晶度石墨，所述B组分为难石墨化焦或硬碳；

B2、混合沥青：将步骤B1所得碳微粉在反应器中与沥青进行混合，得到混合前驱体；

B3、复合反应：将步骤B2所得混合前驱体在反应器中进行复合反应，复合过程需要加热并且进行搅拌，使之发生团聚并且二次颗粒化，得到复合前驱体；

B4、破碎过程：将步骤B3所得复合前驱体进行破碎，去除极大颗粒，得到平均粒径5-22μm的二次颗粒前驱体；

B5、石墨化过程：将步骤B4所得二次颗粒前驱体进行高温石墨化，得到一种二次颗粒为内核、表面包覆人造石墨的石墨化前驱体；

B6、改性碳化过程：将步骤B5所得石墨化前驱体进行表面改性，然后碳化处理，所述碳化处理的温度为800-1300℃，碳化处理在惰性气氛保护下进行，碳化后得到一种二次颗粒为内核、双层包覆、表面为无定形碳的石墨负极材料。

2.根据权利要求1所述的一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于：步骤B1中，所述A组分为易石墨化焦，所述易石墨化焦为针状焦、体中间相焦、流线型/纤维结构/广域结构占比80%-100%的石油焦或者沥青焦、天然石墨、石墨化度≥94%的人造石墨中的一种或者多种，所述B组分为难石墨化焦，所述难石墨化焦为马赛克结构占比50%-100%的石油焦、沥青焦、中间相焦、硬碳中的一种或者多种，所述A组分加工至平均粒径5-18μm，所述B组分加工至平均粒径1-5μm，A、B两种组分混合之后，按质量百分比计，所述B组分占比5-50%。

3.根据权利要求1所述的一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于：步骤B2中，所述沥青为残炭值10%-70%、软化点40-350℃、β树脂含量5%-50%的石油沥青或煤沥青，所述沥青为混合前驱体质量的1-40%。

4.根据权利要求1所述的一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于：步骤B3中，所述复合反应在反应器中进行，反应器带搅拌装置或者反应器罐体本身进行滚动，复合反应的加热温度为200-800℃，复合反应的加热时间为2-10h，所述复合反应在惰性气氛保护下进行。

5.根据权利要求1所述的一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于：步骤B4中，所述破碎的方式为冲击式机械磨、碾压式机械磨、气流磨、球磨、搅拌磨中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于：步骤B5中，所述高温石墨化的加热温度为2800-3200℃，加热时间为30-60h，在高温石墨化过程中添加催化剂，所述催化剂为Fe₂O₃、SiO₂、SiC、B₂O₃、BN、BC₄中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，其特征在于：步骤B6中，所述表面改性所使用的改性剂为残炭值10%-70%、软化点40-300℃的石油沥青或者煤沥青、煤焦油、石油渣油、石油油浆、液体沥青、酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、甲苯、甲烷、乙炔中的一种或者多种。

8.一种高容量快充石墨负极材料，其特征在于：所述高容量快充石墨负极材料是根据权利要求1-7任一项所述的高容量快充石墨负极材料的制备方法制备的。

9.根据权利要求8所述的一种高容量快充石墨负极材料，其特征在于：所述高容量快充石墨负极材料为核壳结构，所述核壳结构以二次颗粒为内核、颗粒表面由内包覆层和外包覆层双层包覆，所述内包覆层为人造石墨，所述外包覆层为无定型碳；所述高容量快充石墨负极材料的平均粒径为5-25μm，比表面积≤3.0m²/g，克容量≥345mAh/g，1C/1C循环寿命≥2000次，拉曼光谱I_D/I_G为5%-25%。