[发明专利]一种天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用

说明书

本发明公开了一种天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用，其中，天然石墨的改性方法包括以下步骤：S1、将天然石墨在空气气氛中进行高温处理，使天然石墨发生部分氧化，得到部分氧化天然石墨；S2、将所述部分氧化天然石墨与液相包覆剂混合，然后在惰性气氛下高温炭化处理，再经过石墨化，得到改性天然石墨。本发明制得的改性天然石墨生产工艺简单，制造的锂离子电池负极材料性能稳定、成本低、循环性能优异。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用。

背景技术

目前，石墨是商业化使用的锂离子电池负极材料最为常用的材料，主要有人造石墨和天然石墨二大类。其中，人造石墨是我国商业化锂离子电池生产中最为常用的负极材料，具有性能稳定、克容量高、循环性能好的优点，但制造成本较高。与人造石墨相比，天然石墨的缺点十分明显，主要体现在表面缺陷多、与电解液相容性差、循环性能差等。主要是由于天然石墨的石墨度高，石墨晶体中的底面和边缘处的物理化学性能差异大，在充放电过程中，与电解液的反应具有不均匀性，从而导致在负极表面生成的SEI膜均匀性和致密性差，易导致溶剂共嵌入的现象，引起负极片的膨胀和崩溃，从而大大影响了电池的循环寿命。但天然石墨具有较高的充分电容量，价格低廉，且我国的天然石墨的储量十分丰富。

为了提高天然石墨的循环寿命，研究人员通过各种物理化学方法对天然石墨进行改性，并取得了一定的成果。例如专利CN103897714A采用高温沥青对天然石墨进行表面包覆改性；专利CN107814382A采用热等静压机在高温高压下对天然石墨表面进行沥青浸渍改性；专利JP2000203871采用非晶碳对石墨表面进行包覆；专利JP2000357使用裂解石墨碳对天然石墨进行表面改性。

上述这些方法都是通过在天然石墨表面包覆一层碳来改善天然石墨的表面缺陷，在一定程度起到了循环寿命的改善，但与人造石墨的循环寿命相比仍有一定的差距。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用，本发明的改性天然石墨生产工艺简单，制造的锂离子电池负极材料性能稳定、成本低、循环性能优异。

本发明提出的一种天然石墨的改性方法，包括以下步骤：

S1、将天然石墨在空气气氛中进行高温处理，使天然石墨发生部分氧化，得到部分氧化天然石墨；

S2、将所述部分氧化天然石墨与液相包覆剂混合，然后在惰性气氛下高温炭化处理，再经过石墨化，得到改性天然石墨。

优选地，所述天然石墨为天然球化石墨，平均粒径为5-9μm，振实密度为0.5-1.2g/cm³，比表面积为2-10m²/g，pH值为5-8。

优选地，所述步骤S1中，高温处理的温度为600-800℃，处理时间为2-5h。

优选地，所述液相包覆剂为重油、沥青与树脂的混合液；优选地，所述树脂为聚乙烯醇树脂或酚醛树脂。

优选地，所述沥青与树脂的质量比为(3-8)：1，沥青与树脂之和与重油的质量比为1：(4-9)。

优选地，所述部分氧化天然石墨与液相包覆剂的质量比为(4-9)：1。

优选地，所述步骤S2中，高温炭化处理的温度为900-1200℃，处理时间为3-5h。

优选地，所述步骤S2中，石墨化的温度为2500-2800℃。

一种改性天然石墨，由天然石墨经过所述改性方法制得。

一种锂离子电池负极材料，由所述改性天然石墨制得。

本发明的有益效果如下：