用隐晶质石墨制备的锂离子电池负极材料及其制备方法
【专利说明】
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及锂离子电池负极材料及其制备方法，特别是涉及一种用隐晶质石墨制 备的锂离子电池炭负极材料及其制备方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 锂离子电池碳负极材料主要分为人造石墨和天然石墨两大类。人造石墨具有颗粒 形态好、放电容量高、不可逆容量低、循环寿命稳定等特点，因此广泛应用于中高端锂离子 电池产品中。而天然石墨则存在着首次不可逆容量较高，且往往容易发生溶剂共嵌入，造成 容量衰减快，循环稳定性差等问题。天然石墨可分为鳞片状石墨和隐晶质石墨，隐晶质石墨 的晶体尺寸通常小于1 μ m，而其他天然石墨和人造石墨的晶体尺寸通常大于1 μ m，由于成 矿机理的原因，隐晶质石墨矿杂质较难分离，物理选矿和化学提纯都不能达到理想的效果， 且隐晶质石墨的加工性能较差，所以隐晶质石墨主要应用于铸造、涂料、碳糊和耐火材料等 附加值较低的领域，尚未应用于锂离子电池负极材料。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的问题是隐晶质石墨纯化困难，提供了一种用隐晶质石墨制备锂离 子电池负极材料的方法，应用该方法能够制备出符合性能要求的石墨负极材料。
[0007] 根据本发明的一方面，其涉及一种用隐晶质石墨制备锂离子电池负极材料的方 法，其包括如下的步骤： 步骤（1):选取固定碳含量为60~99%的隐晶质石墨，经破碎、分级后，获得粒度分布为 DlO为0~10 μ m、D50为12~25 μ m、D90为28~60 μ m的隐晶质石墨前驱体； 步骤（2):将所得隐晶质石墨前驱体与添加剂按1:0. 1~1的比例进行混合，在惰性气体 的保护下，将物料加入到密闭反应容器中，在200~1800°C的条件下，进行处理0~12小时；其 中所述的添加剂为NaCl与NaF的混合物；在此期间，低沸点杂质气化排出； 步骤（3):将步骤（2)所得的产物加热至2000~3000°C，恒温反应0~12小时，以排出高 沸点杂质，达到纯化的目的； 步骤（4 ):步骤（3 )所得纯化后的产物再次破碎、分级，过80~325目筛，制得最终粉体材 料。
[0008] 其中，步骤（1)中所使用的隐晶质石墨的平均粒径D50为1~20 μm。
[0009] 其中，步骤（I)中所述的惰性气体为氮气。
[0010] 其中，步骤（1)中NaCl: NaF的比例为0~1。
[0011] 其中，步骤（1)中所述的密闭反应容器为密闭窑炉。
[0012] 其中，步骤（3)中用球磨机对纯化后的产物破碎、分级物料，以进行整形。
[0013] 其中，最终粉体材料的粉体粒度分布为：D10为0~10 μπκ D50为12~25 μπκ D90为 28~60 μ m，其振实密度为0. 7~1. 3g/cm3,固定碳含量为98. 00~99. 99%，石墨化度为85~96%。
[0014] 根据本发明的另一方面，其涉及一种用隐晶质石墨制备锂离子电池负极材料， 其通过如上所述的方法制备。其中，所述锂离子电池负极材料的粉体粒度分布为：DlO为 0~10 μ m、D50为12~25 μ m、D90为28~60 μ m，其振实密度为0· 7~L 3g/cm3,固定碳含量为 98. 00~99· 99%，石墨化度为 85~96%。
[0015] 所得的优选的隐晶质石墨负极材料的具体性能参数如下：
根据本发明的另一方面，其还涉及一种电池，其包括如上述的用隐晶质石墨制备锂离 子电池负极材料。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明制备的隐晶质石墨负极材料具有克容量尚O 350 mAh/g)、膨胀小（3-5%)、倍率性能好、循环稳定性好等特点。
[0017]
【附图说明】
[0018] 图1为隐晶质石墨原料的微观形貌； 图2为本发明所制备的隐晶质石墨负极材料粉体的微观形貌。
【具体实施方式】
[0019] 一种用隐晶质石墨制备锂离子电池负极材料的新方法，其实施步骤为： 步骤（1):选取固定碳含量为75%的隐晶质石墨1000 g经破碎、分级后，获得粒度分布为 DlO为0~10 μ m、D50为12~25 μ m、D90为28~60 μ m的隐晶质石墨前驱体； 步骤（2):将石墨前驱体与添加剂20g NaCl与20g NaF的混合物，按1:0. 2的比例进 行混合。在氮气保护下将物料加入到密闭窑炉中，在1200 °C的窑炉中进行处理3小时； 步骤（3):将步骤（2)所得隐晶质石墨加热至3000 °C恒温反应12小时，以排出高沸点 铁杂质。
[0020] 步骤（4):将步骤（3)所得纯化后的隐晶质石墨再次使用球磨机破碎、分级，过200 目筛，制的DlO为0~10 μm、D50为12~25 μm、D90为28~60 μm，振实密度为I. 2g/cm3,固定 碳含量为99. 9%,石墨化度为85~96%的最终粉体材料800g。
【主权项】
1. 一种用隐晶质石墨制备锂离子电池负极材料的方法，其特征在于包括如下的步骤： 步骤（1):选取固定碳含量为60~99%的隐晶质石墨，经破碎、分级后，获得粒度分布为 DlO为0~10 y m、D50为12~25 y m、D90为28~60 y m的隐晶质石墨前驱体； 步骤（2):将所得隐晶质石墨前驱体与添加剂按1:0. 1~1的比例进行混合，在惰性气体 的保护下，将物料加入到密闭反应容器中，在200~1800°C的条件下，进行处理0~12小时；其 中所述的添加剂为NaCl与NaF的混合物； 步骤（3):将步骤（2)所得的产物加热至2000~3000°C，恒温反应0~12小时，达到纯化 的目的； 步骤（4 ):步骤（3 )所得纯化后的产物再次破碎、分级，过80~325目筛，制得最终粉体材 料。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1)中所使用的隐晶质石墨的平均粒 径 D50 为 l~20ym。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1)中所述的惰性气体为氮气。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1)中NaCl: NaF的比例为0~1。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1)中所述的密闭反应容器为密闭窑 炉。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（3)中使用球磨机对纯化后的产物破 碎、分级物料，以进行整形。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在所述的最终粉体材料的粉体粒度分布为：DlO 为0~10 y m、D50为12~25 y m、D90为28~60 y m，其振实密度为0. 7~1. 3g/cm3,固定碳含量为 98. 00~99. 99%，石墨化度为 85~96%。8. -种用隐晶质石墨制备的锂离子电池负极材料，其通过如上任意一项权利要求所述 的方法制备。9. 根据权利要求8所述的锂离子电池负极材料，其特征在于其粉体粒度分布为：DlO为 0~10 y m、D50为12~25 y m、D90为28~60 y m，其振实密度为0? 7~1. 3g/cm3,固定碳含量为 98. 00~99. 99%，石墨化度为 85~96%。10. -种电池，其包括如权利要求8或9所述的锂离子电池负极材料。
【专利摘要】本发明涉及了用隐晶质石墨制备锂离子电池负极材料的方法，其采用高温连续提纯的原理，去除天然石墨中的杂质，制备出的粉体粒度分布为D10为0~10μm、D50为12~25μm、D90为28~60μm，振实密度为0.7~1.3g/cm3，固定碳含量为80~99.9%，石墨化度为85~96%的产区。本发明所制备的锂离子电池负极材料具有容量高、膨胀小、倍率性能好的特点。本发明还涉及包括有所述锂离子电池负极材料的电池。
【IPC分类】H01M4/58, H01M10/0525
【公开号】CN105047909
【申请号】CN201410807248
【发明人】肖玮, 乔永民, 马军旗, 丁晓阳
【申请人】上海杉杉科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年12月23日