本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

在目前商業(yè)化的鋰離子電池負(fù)極材料中，碳負(fù)極材料包括天然石墨、人造石墨、軟碳和硬碳，而前兩種石墨負(fù)極是被廣泛運(yùn)用在鋰離子電池生產(chǎn)中，由于石墨負(fù)極容量高、嵌/脫鋰可逆性好、電位平臺(tái)低以及循環(huán)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，其作為是3C類電子產(chǎn)品的主要負(fù)極材料并且得到了廣泛應(yīng)用。

在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上由于動(dòng)力汽車的突起，對(duì)于鋰離子電池負(fù)極材料的倍率性能再一次提高，因此，從鋰離子電池功率密度上考慮以及業(yè)界對(duì)高功率密度鋰離子電池的迫切需求，開發(fā)高功率密度同時(shí)兼顧高能量密度的鋰離子電池意義重大。專利CN105024075A是利用小的石墨前驅(qū)體，石墨前驅(qū)體的平均粒徑D50為5μm-10μm，快速充電(1.5C)45分鐘能達(dá)到80％以上，但是倍率性能仍然欠佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、使用壽命高的高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份0.1-20份的焦類和按照重量份0.1-10份的導(dǎo)電劑混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與碳類進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在400-1500℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)壓力為0.01-0.1MPa，燒結(jié)時(shí)間為350-450min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成5-20um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在2800-3500℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，500-1500℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用溶劑將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從溶劑中分離出固相顆粒，再在500-1000℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得5-20um的顆粒，既得。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述碳類為天然石墨、人造石墨、石墨碎、中間相碳微球、軟碳、硬碳中的一種或兩種以上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述碳類的顆粒為5-30um，含碳量為99.8-99.9％。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述焦類為石油焦、瀝青焦、針狀焦、焦炭中一種或兩種以上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述導(dǎo)電劑為炭黑、乙炔黑、爐黑、科琴碳、導(dǎo)電顆粒、碳納米管、碳纖維、導(dǎo)電纖維中的一種或兩種以上。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(3)的燒結(jié)升溫速率為5-10℃/min。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述溶劑為吡啶、喹啉、二甲苯、甲苯中的一種或兩種以上。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述高倍率碳負(fù)極材料的形貌為球形、片狀、鵝卵形的一種或者兩種以上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用一次顆粒狀的碳材料，通過混合方式，再通過樹脂類等進(jìn)行液相包覆的方式將材料內(nèi)殼填充，使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使碳負(fù)極材料具有比高容量、倍率性能好及循環(huán)性能長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，提升高壓實(shí)、高倍率的同時(shí)保證其循環(huán)壽命得到提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的的高倍率碳負(fù)極材料結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例5制備得到的高倍率碳負(fù)極材料充放電曲線圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的高倍率碳負(fù)極材料的制備方法流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的高倍率碳負(fù)極材料0.2C比10C充電曲線圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例制備得到的高倍率碳負(fù)極材料的循環(huán)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份0.1份的石油焦和按照重量份0.2份的乙炔黑混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與天然石墨進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在400℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為5℃/min，燒結(jié)壓力為0.01MPa，燒結(jié)時(shí)間為350min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成5um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在2800℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，500℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用吡啶將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從吡啶中分離出固相顆粒，再在500℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得5um的顆粒，既得。

實(shí)施例2

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份2.5份的瀝青焦和按照重量份1.25份的炭黑混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與人造石墨進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在540℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為5.6℃/min，燒結(jié)壓力為0.05MPa，燒結(jié)時(shí)間為350min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成10um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3000℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，600℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用喹啉將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從喹啉中分離出固相顆粒，再在550℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得10um的顆粒，既得。

實(shí)施例3

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份5份的針狀焦和按照重量份2.5份的爐黑混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與石墨碎進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在600℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為6℃/min，燒結(jié)壓力為0.1MPa，燒結(jié)時(shí)間為400min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成15um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3000℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，700℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用二甲苯將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從二甲苯中分離出固相顆粒，再在600℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得15um的顆粒，既得。

實(shí)施例4

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份7.5份的焦炭和按照重量份3.75份的科琴碳混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與天中間相碳微球進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在700℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為7℃/min，燒結(jié)壓力為0.01MPa，燒結(jié)時(shí)間為400min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成15um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3000℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，800℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用甲苯將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從甲苯中分離出固相顆粒，再在650℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得15um的顆粒，既得。

實(shí)施例5

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份10份的石油焦和按照重量份5份的導(dǎo)電纖維混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與軟碳進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在800℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為8℃/min，燒結(jié)壓力為0.05MPa，燒結(jié)時(shí)間為400min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成15um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3000℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，900℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用吡啶將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從吡啶中分離出固相顆粒，再在700℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得15um的顆粒，既得。

實(shí)施例6

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份12.5份的瀝青焦和按照重量份6.25份的導(dǎo)電顆?；旌希?/p>

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與硬碳進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在1000℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為9℃/min，燒結(jié)壓力為0.05MPa，燒結(jié)時(shí)間為420min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成18um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3200℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，1200℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用喹啉將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從喹啉中分離出固相顆粒，再在800℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得18um的顆粒，既得。

實(shí)施例7

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份15份的針狀焦和按照重量份7.5份的炭碳納米管混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與天然石墨進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在1200℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為9℃/min，燒結(jié)壓力為0.1MPa，燒結(jié)時(shí)間為420min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成15um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3300℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，1300℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用二甲苯將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從二甲苯中分離出固相顆粒，再在900℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得15um的顆粒，既得。

實(shí)施例8

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份17.5份的焦炭和按照重量份8.75份的碳纖維混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與人造石墨進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在1400℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為9.5℃/min，燒結(jié)壓力為0.05MPa，燒結(jié)時(shí)間為450min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成20um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3400℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，1400℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用吡啶將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從吡啶中分離出固相顆粒，再在900℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得20um的顆粒，既得。

實(shí)施例9

請(qǐng)參閱圖1-5，一種高倍率碳負(fù)極材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將按照重量份20份的石油焦和按照重量份10份的導(dǎo)電纖維混合；

(2)將步驟(1)混合制備的好的物料與石墨碎進(jìn)行一次包覆，將一次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)在1500℃惰性氣體下燒結(jié)，燒結(jié)升溫速率為10℃/min，燒結(jié)壓力為0.1MPa，燒結(jié)時(shí)間為450min，之后通氮?dú)饫鋮s至室溫，并將包覆好的材料通過氣流粉碎機(jī)制成20um大小的顆粒；

(3)將步驟(2)所制備好的顆粒在3500℃進(jìn)行石墨化處理；

(4)將步驟(3)石墨化處理后的物料與樹脂類材料進(jìn)行二次包覆，將二次包覆后的材料置于回轉(zhuǎn)爐內(nèi)，1500℃惰性氣體下燒結(jié)，之后冷卻至室溫；

(5)采用甲苯將步驟(4)處理后的物料進(jìn)行表面處理，用離心、沉淀的方法從甲苯中分離出固相顆粒，再在1000℃的溫度下進(jìn)行碳化，再經(jīng)氣流粉碎工藝制得20um的顆粒，既得。

上述實(shí)施例1-實(shí)施例9制備得到的高倍率碳負(fù)極材料的性能參數(shù)如表1所示：

表1：實(shí)施例1-實(shí)施例9制備得到的高倍率碳負(fù)極材料的性能參數(shù)

本發(fā)明利用較小的一次導(dǎo)電顆粒，縮短鋰鋰離子的擴(kuò)散距離，同時(shí)在顆粒表面進(jìn)行二次包覆，可以實(shí)現(xiàn)離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)的快速轉(zhuǎn)移和輸運(yùn)，在長(zhǎng)期大倍率的情況碳負(fù)極材料本身的結(jié)構(gòu)不被破壞，使循環(huán)壽命增大。

上面對(duì)本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。