[发明专利]一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法，其中所述锂离子电池石墨负极材料中D50为7.5~8.5μm、D90为14~16μm、及D100为21~26μm，且所述锂离子电池石墨负极材料的BET比表面积为2.0~2.3 m²/g、振实密度为1.0~1.2g/cm²。本发明制备的锂离子电池石墨负极材料具有优异的低温和倍率性能，二次造粒可将更小颗粒的一次粒子粘结起来，缩减锂离子在石墨晶体中的传输距离，铜粉和纳米导电碳经过石墨化工序后可包覆在石墨颗粒的表面，有效降低石墨表面的电荷传递阻抗，采用的树脂经过包覆和石墨化工序后，成为一种无定型碳，有效加快锂离子的扩散速率。

技术领域

本发明属于负极材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，能源危机和环境保护越来越成为人们的二大关注点，各个国家都在积极寻找和开发无污染、可再生的新能源与能量存储体系，锂离子电池具有环境友好、循环寿命长、能量密度高等优点被人们进行了广泛和深入的研究。目前，锂离子电池在手机、笔记本、电动汽车等领域被广泛应用；随着国际竞争形势的不断加剧，极端条件下的化学电源逐渐引起了各国的关注，特别是低温和大电流条件下的锂离子电池在一些军事设备、国防安全等技术领域成为了各国关注的热点。

石墨一直是锂离子电池商业化后最为常用的负极材料之一，也是影响锂离子电池低温和倍率性能的重要因素之一，随着经济和科技的不断发展，人们对能在极端条件下的安全使用的化学电源极为需要，如我国北方冬季电动汽车使用的电池等；为了提高石墨类锂离子电池负极材料的低温和倍率性能，研究人员尝试了很多制备与改性方法，并取得了相应的成果，例如专利CN105375030A采用浓酸对天然鳞片石墨进行插层微膨改性和碳源包覆造粒的方式来改善天然石墨的低温和倍率性能，然使用强酸方式，在实际产业化生产将存在很多困难，且其低温性能还有待进一步提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池石墨负极材料，以克服上述技术问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种锂离子电池石墨负极材料，其中从小粒子侧起50％累积部的粒径D50为7.5～8.5μm、从小粒子侧起90％累积部的粒径D90为14～16μm、及从小粒子侧起100％累积部的粒径D100为21～26μm，且所述锂离子电池石墨负极材料的BET比表面积为2.0～2.3m²/g、振实密度为1.0～1.2g/cm²。

进一步地，所述D50、D90及D100之间优选具有下述关系：1.7≤D90/D50≤1.9、且2.5≤D100/D50≤3.3。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法，通过二次造粒将小颗粒的石墨晶体粘结在一起，用金属铜与纳米导电碳和无定型碳对石墨表面包覆，通过三种方法结合来提升石墨负极的低温和倍率性能。

其包括以下步骤，

(1)整形：对原料针状焦进行粉碎后进行整形，整形后的原料中D50为3～5μm、D90为7～10μm，及D100为16～20μm；

(2)二次造粒：将整形后的原料与粘结剂混合后投入反应釜中进行高温反应，反应结束后冷却至室温，得到混合物；

(3)包覆：对步骤(1)得到的混合物和树脂混合进行包覆处理，包覆温度为1100～1300℃；

(4)石墨化：将步骤(2)包覆后的物料进行石墨化处理，石墨化温度3000～3200℃，保温时间10～12h，即可得到低温和倍率性能优异的锂离子电池石墨负极材料。

进一步地，步骤(1)中，所述针状焦为煅后针状焦，且硫含量低于1％、挥发分低于1％及灰分低于1％。