[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

本发明提供一种天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用。所述天然石墨的改性方法包括以下步骤：(1)粉碎分级：将天然石墨进行粉碎和分级处理，得到整形石墨料；(2)高温氧化：将步骤(1)得到的整形石墨料进行高温氧化处理，得到部分氧化天然石墨；(3)热压静置浸渍：将步骤(2)得到的部分氧化天然石墨与沥青混合后，进行热压静置浸渍，得到浸渍物料；(4)造粒：将步骤(3)得到的浸渍物料进行造粒，得到造粒产品；(5)石墨化：将步骤(4)得到的造粒产品进行石墨化处理，得到改性天然石墨。本发明所述改性方法能有效改善因天然石墨负极比表面积较大、各向异性、与电解液副反应造成循环性能差、容量衰减快以及安全性差等问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造领域，具体涉及一种天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用。

背景技术

近年来，随着消费电子、储能和动力电池领域需求不断增长，锂离子电池应用更加广泛，负极材料作为电池核心部件之一，对电池综合性能起着关键性作用。目前锂离子电池的负极材料仍然是石墨类材料占主导地位，主要有人造石墨和天然石墨二大类，其中人造石墨循环性能好，但因为其本身的容量低、价格昂贵，增加了动力电池的制造成本。

天然石墨具有更高的充放电容量、良好的充放电平台、压实密度高、加工性能好、来源广泛、成本低等特点而得到广泛应用。但天然石墨在实际应用中存在一些问题，如层状结构不稳定，颗粒内部孔隙高和缺陷较多，电解液溶剂分子易插入，使其在充放电过程中石墨层片脱落和破裂，暴露出更多可与电解液接触反应的表面积，加剧了活性组分与电解液的副反应，导致电池的充放电效率低、循环容量衰减快以及产气引发安全性差等缺点，直接降低了锂离子电池的循环使用寿命。因此，天然石墨需要经过特殊处理，减少内部缺陷，提升锂离子电池的循环寿命。

CN103897714A公开了一种采用各向同性高软化点沥青对天然石墨表面进行包覆的方法，该方法在在天然石墨表面修饰较厚的包覆层，机械改性然后再进行表面包覆，最后经热处理形成石墨的核壳结构，降低了天然石墨材料的比表面积，减少不可逆锂离子损失，提升电池首效。但是在充放电负极材料膨胀收缩过程中热解碳包覆层易脱落，电解液将进入天然石墨的内部孔隙，加速与电解液之间的副反应。

CN105731427A公开了一种锂离子电池石墨负极材料的制备方法，其包括下述步骤：①将天然石墨与粘合剂的混合物进行加热捏合，②热等静压成型，③炭化处理，④石墨化处理，⑤粉碎分级，所述热等静压成型的温度为500-1000℃，压力为80-90MPa。但是经石墨化处理后的负极材料必须再次粉碎分级处理，提高了生产成本，而且粉碎分级处理还会破坏负极材料的结构，使得包覆在沥青里面的天然石墨不同程度的暴露出来，一定程度上降低了负极材料在使用过程中的性能。

因此，开发一种能有效改善因天然石墨比表面积较大、各向异性、与电解液副反应造成循环性能差、容量衰减快以及安全性差等问题的方法是本领域研究的重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种天然石墨的改性方法、改性天然石墨及应用。本发明所述改性方法能有效改善因天然石墨负极比表面积较大、各向异性、与电解液副反应造成循环性能差、容量衰减快以及安全性差等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种天然石墨的改性方法，所述天然石墨的改性方法包括以下步骤：

(1)粉碎分级：将天然石墨进行粉碎和分级处理，得到整形石墨料；

(2)高温氧化：将步骤(1)得到的整形石墨料进行高温氧化处理，得到部分氧化天然石墨；

(3)热压静置浸渍：将步骤(2)得到的部分氧化天然石墨与沥青混合后，进行热压静置浸渍，得到浸渍物料；

(4)造粒：将步骤(3)得到的浸渍物料进行造粒，得到造粒产品；