用隱晶質(zhì)石墨制備的鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法，特別是涉及一種用隱晶質(zhì)石墨制 備的鋰離子電池炭負(fù)極材料及其制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 鋰離子電池碳負(fù)極材料主要分為人造石墨和天然石墨兩大類。人造石墨具有顆粒 形態(tài)好、放電容量高、不可逆容量低、循環(huán)壽命穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于中高端鋰離子 電池產(chǎn)品中。而天然石墨則存在著首次不可逆容量較高，且往往容易發(fā)生溶劑共嵌入，造成 容量衰減快，循環(huán)穩(wěn)定性差等問題。天然石墨可分為鱗片狀石墨和隱晶質(zhì)石墨，隱晶質(zhì)石墨 的晶體尺寸通常小于1 μ m，而其他天然石墨和人造石墨的晶體尺寸通常大于1 μ m，由于成 礦機(jī)理的原因，隱晶質(zhì)石墨礦雜質(zhì)較難分離，物理選礦和化學(xué)提純都不能達(dá)到理想的效果， 且隱晶質(zhì)石墨的加工性能較差，所以隱晶質(zhì)石墨主要應(yīng)用于鑄造、涂料、碳糊和耐火材料等 附加值較低的領(lǐng)域，尚未應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的問題是隱晶質(zhì)石墨純化困難，提供了一種用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離 子電池負(fù)極材料的方法，應(yīng)用該方法能夠制備出符合性能要求的石墨負(fù)極材料。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，其涉及一種用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離子電池負(fù)極材料的方 法，其包括如下的步驟： 步驟（1):選取固定碳含量為60~99%的隱晶質(zhì)石墨，經(jīng)破碎、分級后，獲得粒度分布為 DlO為0~10 μ m、D50為12~25 μ m、D90為28~60 μ m的隱晶質(zhì)石墨前驅(qū)體； 步驟（2):將所得隱晶質(zhì)石墨前驅(qū)體與添加劑按1:0. 1~1的比例進(jìn)行混合，在惰性氣體 的保護(hù)下，將物料加入到密閉反應(yīng)容器中，在200~1800°C的條件下，進(jìn)行處理0~12小時(shí)；其 中所述的添加劑為NaCl與NaF的混合物；在此期間，低沸點(diǎn)雜質(zhì)氣化排出； 步驟（3):將步驟（2)所得的產(chǎn)物加熱至2000~3000°C，恒溫反應(yīng)0~12小時(shí)，以排出高 沸點(diǎn)雜質(zhì)，達(dá)到純化的目的； 步驟（4 ):步驟（3 )所得純化后的產(chǎn)物再次破碎、分級，過80~325目篩，制得最終粉體材 料。
[0008] 其中，步驟（1)中所使用的隱晶質(zhì)石墨的平均粒徑D50為1~20 μm。
[0009] 其中，步驟（I)中所述的惰性氣體為氮?dú)狻?br>[0010] 其中，步驟（1)中NaCl: NaF的比例為0~1。
[0011] 其中，步驟（1)中所述的密閉反應(yīng)容器為密閉窯爐。
[0012] 其中，步驟（3)中用球磨機(jī)對純化后的產(chǎn)物破碎、分級物料，以進(jìn)行整形。
[0013] 其中，最終粉體材料的粉體粒度分布為：D10為0~10 μπκ D50為12~25 μπκ D90為 28~60 μ m，其振實(shí)密度為0. 7~1. 3g/cm3,固定碳含量為98. 00~99. 99%，石墨化度為85~96%。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其涉及一種用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離子電池負(fù)極材料， 其通過如上所述的方法制備。其中，所述鋰離子電池負(fù)極材料的粉體粒度分布為：DlO為 0~10 μ m、D50為12~25 μ m、D90為28~60 μ m，其振實(shí)密度為0· 7~L 3g/cm3,固定碳含量為 98. 00~99· 99%，石墨化度為 85~96%。
[0015] 所得的優(yōu)選的隱晶質(zhì)石墨負(fù)極材料的具體性能參數(shù)如下：
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，其還涉及一種電池，其包括如上述的用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離 子電池負(fù)極材料。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的隱晶質(zhì)石墨負(fù)極材料具有克容量尚O 350 mAh/g)、膨脹?。?-5%)、倍率性能好、循環(huán)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
[0017]
【附圖說明】
[0018] 圖1為隱晶質(zhì)石墨原料的微觀形貌； 圖2為本發(fā)明所制備的隱晶質(zhì)石墨負(fù)極材料粉體的微觀形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 一種用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離子電池負(fù)極材料的新方法，其實(shí)施步驟為： 步驟（1):選取固定碳含量為75%的隱晶質(zhì)石墨1000 g經(jīng)破碎、分級后，獲得粒度分布為 DlO為0~10 μ m、D50為12~25 μ m、D90為28~60 μ m的隱晶質(zhì)石墨前驅(qū)體； 步驟（2):將石墨前驅(qū)體與添加劑20g NaCl與20g NaF的混合物，按1:0. 2的比例進(jìn) 行混合。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將物料加入到密閉窯爐中，在1200 °C的窯爐中進(jìn)行處理3小時(shí)； 步驟（3):將步驟（2)所得隱晶質(zhì)石墨加熱至3000 °C恒溫反應(yīng)12小時(shí)，以排出高沸點(diǎn) 鐵雜質(zhì)。
[0020] 步驟（4):將步驟（3)所得純化后的隱晶質(zhì)石墨再次使用球磨機(jī)破碎、分級，過200 目篩，制的DlO為0~10 μm、D50為12~25 μm、D90為28~60 μm，振實(shí)密度為I. 2g/cm3,固定 碳含量為99. 9%,石墨化度為85~96%的最終粉體材料800g。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離子電池負(fù)極材料的方法，其特征在于包括如下的步驟： 步驟（1):選取固定碳含量為60~99%的隱晶質(zhì)石墨，經(jīng)破碎、分級后，獲得粒度分布為 DlO為0~10 y m、D50為12~25 y m、D90為28~60 y m的隱晶質(zhì)石墨前驅(qū)體； 步驟（2):將所得隱晶質(zhì)石墨前驅(qū)體與添加劑按1:0. 1~1的比例進(jìn)行混合，在惰性氣體 的保護(hù)下，將物料加入到密閉反應(yīng)容器中，在200~1800°C的條件下，進(jìn)行處理0~12小時(shí)；其 中所述的添加劑為NaCl與NaF的混合物； 步驟（3):將步驟（2)所得的產(chǎn)物加熱至2000~3000°C，恒溫反應(yīng)0~12小時(shí)，達(dá)到純化 的目的； 步驟（4 ):步驟（3 )所得純化后的產(chǎn)物再次破碎、分級，過80~325目篩，制得最終粉體材 料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟（1)中所使用的隱晶質(zhì)石墨的平均粒 徑 D50 為 l~20ym。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟（1)中所述的惰性氣體為氮?dú)狻?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟（1)中NaCl: NaF的比例為0~1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟（1)中所述的密閉反應(yīng)容器為密閉窯 爐。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟（3)中使用球磨機(jī)對純化后的產(chǎn)物破 碎、分級物料，以進(jìn)行整形。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在所述的最終粉體材料的粉體粒度分布為：DlO 為0~10 y m、D50為12~25 y m、D90為28~60 y m，其振實(shí)密度為0. 7~1. 3g/cm3,固定碳含量為 98. 00~99. 99%，石墨化度為 85~96%。8. -種用隱晶質(zhì)石墨制備的鋰離子電池負(fù)極材料，其通過如上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述 的方法制備。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池負(fù)極材料，其特征在于其粉體粒度分布為：DlO為 0~10 y m、D50為12~25 y m、D90為28~60 y m，其振實(shí)密度為0? 7~1. 3g/cm3,固定碳含量為 98. 00~99. 99%，石墨化度為 85~96%。10. -種電池，其包括如權(quán)利要求8或9所述的鋰離子電池負(fù)極材料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及了用隱晶質(zhì)石墨制備鋰離子電池負(fù)極材料的方法，其采用高溫連續(xù)提純的原理，去除天然石墨中的雜質(zhì)，制備出的粉體粒度分布為D10為0~10μm、D50為12~25μm、D90為28~60μm，振實(shí)密度為0.7~1.3g/cm3，固定碳含量為80~99.9%，石墨化度為85~96%的產(chǎn)區(qū)。本發(fā)明所制備的鋰離子電池負(fù)極材料具有容量高、膨脹小、倍率性能好的特點(diǎn)。本發(fā)明還涉及包括有所述鋰離子電池負(fù)極材料的電池。
【IPC分類】H01M4/58, H01M10/0525
【公開號】CN105047909
【申請?zhí)枴緾N201410807248
【發(fā)明人】肖瑋, 喬永民, 馬軍旗, 丁曉陽
【申請人】上海杉杉科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2014年12月23日