[发明专利]一种高容量快充石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，采用易石墨化焦/高结晶度石墨与难石墨化焦/硬碳进行二次颗粒化处理，再混合沥青进行复合反应，复合之后进行破碎，然后进行石墨化，石墨化之后再进行改性、碳化处理。按本发明方法制备的负极材料以二次颗粒为内核、表面由双层包覆，具有高容量、快充性能好等优点，解决了现有技术不能兼顾容量和快充性能的问题。

技术领域

本发明涉及碳材料及其制备方法，特别涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

石墨负极材料具有能量密度较高、循环性能较好、制备技术成熟、制造成本较低等特点，是锂离子电池主流的商业化负极材料；但随着消费电子和动力电池领域对快速充电提出越来越高的要求，普遍希望在室温和低温条件下提升快充能力，使得石墨负极材料必须经过特殊的设计和处理之后才能满足快充的要求。

人们通常采用颗粒设计和表面改性的方法来实现快充性能的进一步提升，常见的思路如下：①碳材料粉碎至一定粒度，通过捏合实现二次颗粒化，最后石墨化得到一种二次颗粒结构的石墨负极材料；这种结构存在的缺陷是很难兼顾容量和快充性能，如果选择易石墨化原料，容量可以保证但快充性能较差；如果选择难石墨化原料，快充性能较好但容量较低；石墨化处理之后，颗粒表面高度有序化，对快充性能也造成很大负面影响。②碳材料粉碎至一定粒度，通过表面改性，最后碳化得到一种一次颗粒结构的石墨负极材料；这种结构存在的缺陷是没有经过石墨化处理，很难提升容量，表面改性虽然能够降低界面阻抗提升快充性能，但是由于一次颗粒结构扩散路径较长，对快充性能有一定负面影响。

专利文献201410784385.5公开了一种快充石墨锂离子电池负极材料及其制备方法，将天然石墨和沥青混合-捏合-高温石墨化处理之后得到二次颗粒结构的复合石墨材料，选择天然石墨作为原料容量容易保证但是不能满足大倍率快充。

专利文献201410787061.7公开了一种快充石墨锂离子电池负极材料及其制备方法，将石油焦/沥青焦和沥青混合-捏合-高温石墨化处理之后得到二次颗粒结构的人造石墨材料，由于石油焦/沥青焦不是容量最高的人造石墨原料，也不是快充性能最好的人造石墨原料，所以不能兼顾容量和快充性能。

专利文献201711463778.6公开了一种用于快充型锂离子电池石墨负极材料及其制备方法，将碳素材料和沥青混合-捏合-碳化-高温石墨化处理之后得到二次颗粒结构的复合石墨材料，由于石墨化处理之后颗粒表面高度有序化，对快充性能产生负面影响。

上述专利文献存在的共性问题就是没有对原料进行优选组合，以及石墨化处理之后颗粒表面高度有序化，不能兼顾容量和快充性能。

专利文献201610729568.6公开了一种二次电池负极材料，其制备方法及含有该负极材料的电池，用高分子聚合物作为粘接剂，在现有负极活性材料的表面均匀包覆上一层小颗粒炭质材料，碳化处理之后得到二次电池负极材料，缺少石墨化工序，高分子聚合物裂解碳和小颗粒导电碳的存在对容量有一定负面影响。

专利文献201710683450.9公开了一种快充石墨负极材料及其制备方法，通过将石墨前驱体与包覆材料混合、低温处理和高温石墨化处理，缺少二次颗粒化工序和表面改性工序，扩散路径和界面阻抗改善有限，不能将快充性能显著提升。

上述专利文献存在的共性问题就是没有对原料进行优选组合，均为一次颗粒结构，同样不能兼顾容量和快充性能。

从目前状况看，现有技术都没有从产业化角度达到满意的结果，均不能有效兼顾容量和快充性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高容量快充石墨负极材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高容量快充石墨负极材料的制备方法，包括以下步骤：