[发明专利]微晶石墨负极材料及制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了微晶石墨负极材料及制备方法、锂离子电池。该方法包括：对微晶石墨原矿进行预处理，获得微晶石墨粗品；对微晶石墨粗品进行酸浸并水洗，至水洗溶液的PH≥4，获得第一前驱体；将第一前驱体与粘结剂、催化剂球磨混合，并压块，获得第二前驱体；在惰性气氛中，对第二前驱体进行预烧、石墨化，获得第三前驱体；将第三前驱体进行粉碎、球化、分级，获得第四前驱体；将第四前驱体与碳源进行热混合，获得第五前驱体；在惰性气氛中，对第五前驱体进行烧结并筛分，获得微晶石墨负极材料。该方法降低了成本，提高了环境友好度，操作性高，可大规模生产，获得的微晶石墨负极材料具有较高的容量及首次充放电效率，良好的各向同性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地，涉及微晶石墨负极材料及制备方法、锂离子电池。

背景技术

天然微晶石墨又称隐晶质石墨、无定形石墨或土状石墨，结构上由许多微小石墨晶体构成，石墨化程度较高，但矿物性杂质含量高，用作锂离子电池负极材料虽然具有良好的循环性能，但存在首次库伦效率低、可逆容量低等缺点，因此，目前商业化的锂离子电池普遍采用天然鳞片石墨或人造石墨作为负极材料。天然微晶石墨来源广泛，我国储量巨大，相对天然鳞片石墨而言，价格低廉，如果能通过适当的处理提高其首次库伦效率和可逆容量，则有望用作对循环性能和生产成本要求较高的动力锂离子电池负极材料。

目前，虽然可以通过对微晶石墨原矿进行改性处理，提高微晶石墨负极材料的首次库伦效率以及可逆容量，然而发明人发现，由目前方法制备的微晶石墨负极材料的容量仍较低，且性能波动较大，仍有待提高，制备方法也有待改进，且目前的制备方法中通常需要对微晶石墨原矿进行多次酸洗提纯，以获得高碳、中性(碳的质量含量在99％左右、PH在7左右)的微晶石墨，上述酸洗提纯过程复杂、工序较多、能耗较大、三废产出较大，导致生产成本较高，环境友好度较差，影响微晶石墨负极材料的应用和发展。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备微晶石墨负极材料的方法。该方法包括步骤：(1)对微晶石墨原矿进行预处理，获得微晶石墨粗品；(2)对所述微晶石墨粗品进行酸浸处理，并对经过所述酸浸处理的微晶石墨粗品进行水洗，水洗至水洗溶液的PH≥4，获得第一微晶石墨前驱体；(3)将所述第一微晶石墨前驱体与粘结剂、催化剂进行球磨混合，并进行压块处理，获得第二微晶石墨前驱体；(4)在惰性气氛中，对所述第二微晶石墨前驱体进行预烧处理，并进行石墨化处理，获得第三微晶石墨前驱体；(5)将所述第三微晶石墨前驱体进行粉碎、球化、分级，获得第四微晶石墨前驱体；(6)将所述第四微晶石墨前驱体与碳源，进行热混合处理，获得第五微晶石墨前驱体；(7)在惰性气氛中，对所述第五微晶石墨前驱体进行碳化处理，并筛分，获得所述微晶石墨负极材料。由此，该方法具有以下优点的至少之一：降低了生产成本，提高了环境友好度；操作性高，可大规模生产；获得的微晶石墨负极材料具有较高的容量以及首次充放电效率，良好的各向同性，且循环膨胀较小。

根据本发明的实施例，所述微晶石墨原矿中碳的质量含量为65％-85％；任选的，所述预处理包括粗碎、细磨、浮选、烘干以及磁选，所述微晶石墨原矿经所述粗碎以及所述细磨后的粒径为5-100μm，所述微晶石墨粗品的粒径为5-80μm；任选的，所述微晶石墨粗品中碳的质量含量在90％以上。由此，通过物理方法可以初步去除部分杂质，提高微晶石墨粗品中的碳含量。