1.本發(fā)明屬于鋰離子電池材料領域，具體涉及一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料及其制備方法。

背景技術：

2.隨著市場對電動汽車的需求日益增加，在追求續(xù)航里程的同時，也對快速充電性能提出了極高的要求。動力鋰離子電池作為電動汽車的核心零部件，其能量密度和快充性能決定了電動汽車的續(xù)航和快充性能。在動力電池工藝中，為了實現更高的能量密度，采用提高負極極片壓實密度和面密度的方法，這對動力電池的快充性能造成很大的負面影響。因此，開發(fā)一種可以快充的高壓實、高容量人造石墨極為重要。

3.為了提高人造石墨的壓實密度和容量，商業(yè)化產品通常采優(yōu)選原材料來實現。通過選擇易石墨化的石油焦、針狀焦或者天然石墨來提升最終產品的容量和壓實密度。

4.為了提高人造石墨負極材料的快充性能，商業(yè)化的產品通常采用表面包覆來實現。通過人造石墨表面包覆工藝，在顆粒表面形成一層軟碳或者硬碳，從而提高鋰離子的遷移速率，進而提高鋰離子電池的快速充電性能。

5.專利cn105390673b以高度石墨化材料作為原材料，經過破碎、造粒、石墨化、碳包覆制備高容量石墨負極。其首次放電容量達到346.2，壓實1.26、倍率1c。雖然容量上有所提升，但其倍率僅能達到1c，快充性能仍無法滿足目前市場需要。

6.即現有技術，雖然都制備出了高容量高壓實或者快充石墨負極，但均沒有實現高容量高壓實和快充性能的兼顧。而目前的電動汽車市場，迫切需要一款可以商業(yè)化的、兼顧高容量高壓實和快充性能的人造石墨負極材料。

7.故基于此，提出本發(fā)明技術方案。

技術實現要素：

8.為了解決現有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料及其制備方法。所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料，通過選擇易石墨化焦作為原料保障材料的高容量特性，再通過對原材料表面處理，改善顆粒的表面形貌，優(yōu)化顆粒粒度分布，進而提升材料的壓實密度。通過造粒，縮短鋰離子的傳遞路徑和增加鋰離子的傳遞通道、表面碳包覆在石墨表面形成一層無定型炭，增加石墨表面層間距，降低鋰離子在石墨表面的傳遞阻力，從而增加快充性能。

9.本發(fā)明的方案是，提供一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，包括如下步驟：

10.(1)磨粉處理：將石墨化原料經過機械磨進行粉碎，得粉碎物料；

11.(2)表面處理：將所述粉碎物料經過整形設備，進行表面整形、修飾，得修飾物料；

12.(3)造粒：將所述修飾物料、粘結劑混合均勻，通過反應釜進行造粒，得造粒物料；

13.(4)石墨化：將所述造粒物料在石墨化爐中進行高溫石墨化處理，得石墨化材料；

14.(5)碳包覆：將所述石墨化材料、包覆劑混合均勻，經過碳化爐高溫碳化處理，即得所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料。

15.優(yōu)選地，步驟(1)中，所述石墨化原料為針狀焦、石油焦或煅后焦中的一種；所述粉碎物料d50為5～15μm。

16.優(yōu)選地，步驟(2)中，所述整形設備轉速為30～50r/min。

17.優(yōu)選地，步驟(3)中，所述粘結劑為瀝青、樹脂或煤焦油中的一種。

18.優(yōu)選地，步驟(3)中，所述造粒物料d50為15～30μm。

19.其中，步驟(3)中，所述反應釜為立式釜或臥式釜中的一種。

20.優(yōu)選地，步驟(4)中，所述高溫石墨化處理的溫度為2500～3000℃。

21.其中，步驟(4)中，所述石墨化爐為艾奇遜爐或廂式爐中的一種。

22.優(yōu)選地，步驟(5)中，所述碳化溫度為800～1200℃。

23.其中，步驟(5)中，所述碳化爐為輥道窯、推板窯、回轉窯中的一種。

24.基于相同的技術構思，本發(fā)明的另一方案是，提供一種上述方法制備得到的快充高壓實高容量人造石墨負極材料。

25.優(yōu)選地，所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料呈二次顆粒狀，具有核殼結構；其中核層材料為人造石墨，殼層材料為無定形碳。

26.本發(fā)明的有益效果為：

27.1、本發(fā)明以易石墨化焦為原材料，保證了材料的高容量；

28.2、本發(fā)明用原材料表面處理方法，改善顆粒的表面形貌，優(yōu)化顆粒粒度分布，保證材料的壓實密度；

29.3、本發(fā)明通過造粒，縮短鋰離子的傳遞路徑和增加鋰離子的傳遞通道、表面碳包覆在石墨表面形成一層無定形碳，增加石墨表面層間距，降低鋰離子在石墨表面的傳遞阻力，保證快充性能。

附圖說明

30.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

31.圖1是本發(fā)明所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的結構示意圖。

32.圖2是本發(fā)明所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的掃描電鏡圖。

具體實施方式

33.為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。

34.實施例1

35.本實施例提供一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，包括如下步

驟：

36.(1)磨粉處理：將石油焦經過機械磨磨粉，得粒徑d50為5μm的粉碎物料；

37.(2)表面處理：將所述粉碎物料經過整形設備，在轉速為30r/min的條件下去除過多的細粉及顆粒的棱角，對顆粒表面形貌整形、修飾，得修飾物料；

38.(3)造粒：將所述修飾物料、瀝青按照100:3混合均勻，加入至立式釜，在500℃條件下造粒6h，得粒徑d50為15μm的造粒物料；

39.(4)石墨化：將所述造粒物料在艾奇遜爐中以3000℃條件下進行高溫石墨化處理10d，得石墨化材料；

40.(5)碳包覆：將所述石墨化材料、瀝青按100:2混合均勻，經過輥道窯于1000℃條件下高溫碳化處理10h，即得所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料。

41.實施例2

42.本實施例提供一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，包括如下步驟：

43.(1)磨粉處理：將針狀焦經過機械磨磨粉，得粒徑d50為15μm的粉碎物料；

44.(2)表面處理：將所述粉碎物料經過整形設備，在轉速為50r/min的條件下去除過多的細粉及顆粒的棱角，對顆粒表面形貌整形、修飾，得修飾物料；

45.(3)造粒：將所述修飾物料、煤焦油按照100:10混合均勻，加入至臥式釜，在600℃條件下造粒7h，得粒徑d50為30μm的造粒物料；

46.(4)石墨化：將所述造粒物料在廂式爐中以2500℃條件下進行高溫石墨化處理7d，得石墨化材料；

47.(5)碳包覆：將所述石墨化材料、樹脂按100:3混合均勻，經過推板窯于800℃條件下高溫碳化處理15h，即得所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料。

48.實施例3

49.本實施例提供一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，包括如下步驟：

50.(1)磨粉處理：將煅后焦經過機械磨磨粉，得粒徑d50為7μm的粉碎物料；

51.(2)表面處理：將所述粉碎物料經過整形設備，在轉速為40r/min的條件下去除過多的細粉及顆粒的棱角，對顆粒表面形貌整形、修飾，得修飾物料；

52.(3)造粒：將所述修飾物料、樹脂按照100:18混合均勻，加入至臥式釜，在450℃條件下造粒8h，得粒徑d50為22μm的造粒物料；

53.(4)石墨化：將所述造粒物料在廂式爐中以3000℃條件下進行高溫石墨化處理10d，得石墨化材料；

54.(5)碳包覆：將所述石墨化材料、瀝青按100:4混合均勻，經過回轉窯于1200℃條件下高溫碳化處理12h，即得所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料。

55.對所述實施例1～3制備所得的快充高壓實高容量人造石墨負極材料進行電化學性能檢測，結果如表1所示。

56.表1 檢測結果

[0057][0058]

由表1數據可以看出，石墨容量＞355mah/g，極片壓實＞1.65g/cc，3c倍率充電≥90％，快充、高壓實、高容量性能優(yōu)異。

[0059]

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。技術特征：

1.一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)磨粉處理：將石墨化原料經過機械磨進行粉碎，得粉碎物料；(2)表面處理：將所述粉碎物料經過整形設備，進行表面整形、修飾，得修飾物料；(3)造粒：將所述修飾物料、粘結劑混合均勻，通過反應釜進行造粒，得造粒物料；(4)石墨化：將所述造粒物料在石墨化爐中進行高溫石墨化處理，得石墨化材料；(5)碳包覆：將所述石墨化材料、包覆劑混合均勻，經過碳化爐高溫碳化處理，即得所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料。2.根據權利要求1所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述石墨化原料為針狀焦、石油焦或煅后焦中的一種；所述粉碎物料d50為5～15μm。3.根據權利要求1所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述整形設備轉速為30～50r/min。4.根據權利要求1所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述粘結劑為瀝青、樹脂或煤焦油中的一種。5.根據權利要求1所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述造粒物料d50為15～30μm。6.根據權利要求1所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述高溫石墨化處理的溫度為2500～3000℃。7.根據權利要求1所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述碳化溫度為800～1200℃。8.權利要求1～7任一所述方法制備得到的快充高壓實高容量人造石墨負極材料。9.根據權利要求8所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料，其特征在于，呈二次顆粒狀，具有核殼結構；其中核層材料為人造石墨，殼層材料為無定形碳。

技術總結

本發(fā)明涉及一種快充高壓實高容量人造石墨負極材料及其制備方法。所述制備方法包括：原材料粉碎處理、原材料表面處理、造粒、石墨化和碳包覆。所述快充高壓實高容量人造石墨負極材料，通過選擇易石墨化焦作為原料保障材料的高容量特性，再通過對原材料表面處理，改善顆粒的表面形貌，優(yōu)化顆粒粒度分布，進而提升材料的壓實密度。通過造粒，縮短鋰離子的傳遞路徑和增加鋰離子的傳遞通道、表面碳包覆在石墨表面形成一層無定型炭，增加石墨表面層間距，降低鋰離子在石墨表面的傳遞阻力，從而增加快充性能。充性能。充性能。

技術研發(fā)人員：魏智偉 許曉落 吳浩 贠曉亮

受保護的技術使用者：山西尚太鋰電科技有限公司

技術研發(fā)日：2021.08.23

技術公布日：2021/11/28