本發(fā)明涉及石墨制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種鋰離子電池石墨負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池憑借其高比能量、高工作電壓、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)成功取代其他二次電池，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于3C產(chǎn)品，而且隨著社會(huì)的快速發(fā)展和各個(gè)國(guó)家政策的支持，大大地推動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，許多國(guó)家也己經(jīng)全面啟動(dòng)鋰離子電池在軍事和航空航天領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)，這就對(duì)鋰離子電池的能量密度和循環(huán)效率，提出來(lái)了更高的要求。

隨著科技發(fā)展，電子產(chǎn)品和新能源汽車(chē)對(duì)能量密度以及高功率更加地關(guān)注，尤其是新能源汽車(chē)客戶(hù)的要求越來(lái)越高，迫切希望有更好的續(xù)航能力和安全性；所以，對(duì)高容量、高功率即能快速充放電有很大的要求。因此近年來(lái)針對(duì)石墨的改性處理已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)對(duì)人造石墨原材料先進(jìn)行純化處理，再通過(guò)超細(xì)磨粉碎和分級(jí)，來(lái)控制物料的顆粒分布，然后與一定比例的粘結(jié)劑和催化劑進(jìn)行加熱混合實(shí)現(xiàn)包覆改性，再經(jīng)過(guò)石墨化處理后，使包覆體二次顆粒分布更好，大大提高石墨負(fù)極材料的倍率和循環(huán)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種鋰離子電池石墨負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括如下處理步驟：

(1)、低溫石墨化處理：將人造石墨原材料先經(jīng)過(guò)2000～2400℃低溫石墨化處理40～50h，以去除揮發(fā)分、灰分雜質(zhì)，提高物料純度；

(2)、粉碎處理：經(jīng)過(guò)低溫石墨化處理的原料進(jìn)行超細(xì)磨粉碎處理，粉碎后的人造石墨原材料的粒徑D50控制7～9μm，大顆粒D100≤40μm；

(3)、分級(jí)處理：將經(jīng)過(guò)粉碎處理后原料采用分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)處理，去除粒徑在1.0μm以下的小顆粒；

(4)、混料：將經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后的原料與粘結(jié)劑和含量≥94％的催化劑SiC按100∶1～3∶3～5的重量比進(jìn)行混料，使其混合均勻，得混合料；

(5)、將混合料放入低溫表面處理反應(yīng)釜中，在惰性氣體中，一邊升溫一邊攪拌，攪拌的速度在20r/min，升溫速率為1.7℃/min，升溫時(shí)間為240～300min，升溫至500～600℃后，恒溫180～240min，得到包覆體；

(6)、包覆體以2700～3000℃進(jìn)行超高溫石墨化處理70～80h，即得鋰離子電池石墨負(fù)極材料；

所述的人造石墨原材料是石油焦、瀝青焦或者兩者混合物；

所述的粘結(jié)劑為瀝青。

所述的超細(xì)磨粉碎處理采用帶磨盤(pán)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)粉碎設(shè)備。

所述的瀝青為高溫瀝青或中溫瀝青或者兩者混合物。

所述的催化劑SiC的粒徑D50在3～5μm左右。

所述的石油焦采用煅燒石油焦。

所述惰性氣體采用氮?dú)饣蛘咭旱?，所述惰性氣體的流量為3.5～4.5m³/h。

超高溫石墨化處理結(jié)束之后，還可依次進(jìn)行混料、篩分處理得粒徑D50為12～15μm的鋰離子電池石墨負(fù)極材料。

所述的篩分采用振動(dòng)篩或超聲波振動(dòng)篩。

所述的分級(jí)機(jī)采用兩極分級(jí)機(jī)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，加工制備方法比較簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，制備的石墨負(fù)極材料具有較高的充放電性能和容量密度，且石墨化度很高，石墨晶胞發(fā)育更完全，電解液在嵌入到炭和石墨材料中更加暢通，循環(huán)性能增加，其電化學(xué)性能中首次放電容量在360mAh/g以上；放電平臺(tái)及平臺(tái)保持率較高；循環(huán)性能好，500次循環(huán)，容量保持＞92％；在較高的溫度下，還能保持良好的循環(huán)性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例2的人造復(fù)合石墨的500倍的掃描電鏡圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的人造復(fù)合石墨的1000倍的掃描電鏡圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的人造復(fù)合石墨的3000倍的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的制備方法包括下述步驟：

(1)將人造石墨原材料先經(jīng)過(guò)2200℃低溫石墨化處理50h，去除一些揮發(fā)分、灰分等雜質(zhì)，讓物料純度更高；

(2)經(jīng)過(guò)低溫石墨化處理的原料進(jìn)行超細(xì)磨粉碎處理，粉碎后的人造石墨原材料的粒徑D50為7μm，大顆粒D100為20μm。

(3)將經(jīng)過(guò)粉碎處理后原料采用兩極分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)處理，去除粒徑在1.0μm以下的小顆粒。

(4)將經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后的原料與粘結(jié)劑和含量≥94％的催化劑SiC按100∶1∶4的重量比進(jìn)行混料，使其混勻。

(5)將混合料放入低溫表面處理反應(yīng)釜中，在流量為3.5m³/h的氮?dú)舛栊詺怏w中，一邊升溫一邊攪拌，攪拌的速度在30r/min，升溫速率為1.7℃/min，升溫時(shí)間為300min，升溫至550℃后，恒溫210min，得到包覆體；

(6)包覆體以3000℃進(jìn)行超高溫石墨化處理75h，即得鋰離子電池石墨負(fù)極材料。

實(shí)施例2

(1)將人造石墨原材料先經(jīng)過(guò)2200℃低溫石墨化處理45h，去除一些揮發(fā)分、灰分等雜質(zhì)，讓物料純度更高；

(2)經(jīng)過(guò)低溫石墨化處理的原料進(jìn)行超細(xì)磨粉碎處理，粉碎后的人造石墨原材料的粒徑D50為9μm，大顆粒D100為40μm。

(3)將經(jīng)過(guò)粉碎處理后原料采用兩極分級(jí)機(jī)以45～50HZ振動(dòng)頻率進(jìn)行分級(jí)處理，去除粒徑在1.0μm以下的小顆粒。

(4)將經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后的原料與粘結(jié)劑和含量≥94％的催化劑SiC按100∶3∶4的重量比進(jìn)行混料，使其混勻。

(5)將混合料放入低溫表面處理反應(yīng)釜中，在流量為4.5m³/h的氮?dú)舛栊詺怏w中，一邊升溫一邊攪拌，攪拌的速度在40r/min，升溫速率為1.7℃/min，升溫時(shí)間為300min，升溫至550℃后，恒溫210min，得到包覆體；

(6)包覆體以3000℃進(jìn)行超高溫石墨化處理75h，即得鋰離子電池石墨負(fù)極材料，再依次進(jìn)行混料、篩分處理得粒徑D50為12～15μm的鋰離子電池石墨負(fù)極材料，參見(jiàn)圖1～圖3。

實(shí)施例3

(1)將瀝青焦先經(jīng)過(guò)2200℃低溫石墨化處理45h，去除一些揮發(fā)分、灰分等雜質(zhì)，讓物料純度更高；

(2)經(jīng)過(guò)低溫石墨化處理的瀝青焦進(jìn)行超細(xì)磨粉碎處理，粉碎后的瀝青焦的粒徑D50為8μm，大顆粒D100為30μm。

(3)將經(jīng)過(guò)粉碎處理后的瀝青焦采用兩極分級(jí)機(jī)進(jìn)行分級(jí)處理，去除粒徑在1.0μm以下的小顆粒。

(4)將經(jīng)過(guò)分級(jí)處理后的瀝青焦與中溫瀝青和含量≥94％的催化劑SiC按100∶5∶4的重量比進(jìn)行混料，使其混勻。

(5)將混合料放入低溫表面處理反應(yīng)釜中，在流量為4.5m³/h的氮?dú)舛栊詺怏w中，一邊升溫一邊攪拌，攪拌的速度在40r/min，升溫速率為1.7℃/min，升溫時(shí)間為300min，升溫至550℃后，恒溫210min，得到包覆體；

(6)包覆體以3000℃進(jìn)行超高溫石墨化處理75h，即得鋰離子電池石墨負(fù)極材料。

本發(fā)明實(shí)施例1～3的電化學(xué)性能比較結(jié)果如表1所示：

表1