本發明專利技術涉及一種鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法，所述方法以非金屬碳化物為原料經過一次高溫分解或兩次高溫分解，制備得到人造石墨，屬于鋰離子電池領域。本發明專利技術提供的鋰離子電池用人造石墨負極材料的石墨化度高、壓實密度高，且電化學性能表現優異，首次脫鋰比容量較高，介于360~365mAh/g之間，首次庫侖效率為83%~90%，15周容量保持率在98.3%以上，適用于容量型鋰離子電池，且生產流程簡單，易于工業化。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種鋰離子電池負極材料及其制備方法，具體涉及一種鋰離子電池用人造石墨負極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池領域。
技術介紹
鋰離子電池是指以兩種不同的能夠可逆地嵌入及脫出鋰離子的嵌鋰化合物分別作為電池正極和負極的二次電池體系。充電時，鋰離子從正極脫嵌，通過電解質和隔膜，嵌入到負極中；放電時則相反，鋰離子從負極脫嵌，通過電解質和隔膜，嵌入到正極中。鋰離子電池的負極是由負極活性物質、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側，經干燥、滾壓而成。早期的鋰離子電池由于采用金屬鋰作為負極材料存在著“鋰枝晶”、“死鋰”等現象，嚴重制約了其發展應用。石墨由于具備電子電導率高、鋰離子擴散系數大、層狀結構在嵌鋰前后體積變化小、嵌鋰容量高和嵌鋰電位低等優點，成為目前主流的商業化鋰離子電池負極材料。石墨可以分為天然石墨和人造石墨；天然石墨又分為鱗片石墨和微晶石墨。微晶石墨的成礦過程與人造石墨的生產過程很相似，它是由煤演變而來的，具有很高的固定炭含量，有的可達 80%以上，其結構由非取向的石墨微晶構成。鱗片石墨的成礦機理和取向結構均與微晶石墨不同，其石墨化度較高，結晶度較高，結構較為完整，所以其比容量較高(大約360mAh/g)，更接近理論值；其層間結合力較弱，易于滑落，表層比較脆，易于加工，成本較低；壓實后不易反彈，其壓實密度較高。人造石墨是將易石墨化炭(如浙青焦炭、石油焦等炭材料)在N2氣氛中于1900 2800°C經粘結成型后，再炭化、石墨化處理制得的材料。與天然石墨相比，人造石墨的石墨化度較低(最高僅可達93%)，結晶度較低，且有部分亂層結構，所以人造石墨的比容量較低 (大約 350mAh/g);加工難度較大，制造成本較高；壓實后易反彈，其壓實密度較低。因此，如何開發一種具有高石墨化度、高放電容量、高壓實密度，兼備現有人造石墨和天然鱗片石墨優點的能夠用作鋰離子電池負極材料的人造石墨，是本領域一個亟待解決的技術問題。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術的目的之一在于提供一種具有高度石墨化、高放電容量、高壓實密度，兼備現有人造石墨和天然鱗片石墨優點的能夠用作鋰離子電池負極材料的人造石墨。本專利技術所述的用作鋰離子電池負極材料的人造石墨是以非金屬碳化物的混合物為原料，經由一次石墨化(或稱一次高溫分解)或者二次石墨化(或稱二次高溫分解)所獲得的人造石墨。優選地，所述原料中，非金屬碳化物的含量大于50wt%，優選51-100%。所述原料中，非金屬碳化物的含量為100wt%意指所述原料中只含有非金屬碳化物。優選地，所述原料中還包括0_50wt%的石墨和/或可石墨化原料，優選含有0-49wt%的石墨和/或可石墨化原料；所述可石墨化原料優選為焦炭粉末、浙青、煤、金剛石中的任意I種或至少2種的組合,所述石墨優選為鱗片石墨、隱晶質石墨。所屬原料中石墨和/或可石墨化原料的量為0wt%意指所述原料中不含有任何石墨或可石墨化原料。本專利技術的目的在于提供一種直接由非金屬碳化物制備石墨的方法，所述方法全部或主要以非金屬碳化物為原料，也可以加入石墨或可石墨化原料進行輔助。所述非金屬碳化物的粒度和純度沒有具體限定，可以均一也可以不均一。在本專利技術中，所述“石墨化”意指將非金屬碳化物在高溫下分解，固體碳結晶得到人造石墨，因此在本專利技術中所述的“石墨化”和“高溫分解”可以等價替換。本專利技術所述人造石墨具有呈球形或長徑比為廣2的類球形的中間相；同時，其負極材料的純度為 98. 4 99. 7%,例如 98. 5%,98. 7%,98. 8%,98. 9%,99. 2%,99. 5%,99. 6% 等，平均粒度為 14 20 μ m,例如 14.1 μ m、14. 5 μ m、14. 8 μ m、15. 2 μ m、15. 8 μ m、16. 4 μ m、17 μ m、 17. 6 μ m、18. 2 μ m、18. 7 μ m、19. 4 μ m、19. 8 μ m 等，比表面積為 2.1 5. 5m2/g,例如 2. 2m2/g、 2. 6m2/g、3. Om2/g>3. 3m2/g、3. 8m2/g、4. 3m2/g、4. 87m2/g>5. 23m2/g>5. 4m2/g、5. 47m2/g 等，振實密度為 O. 76 O. 91g/cm3,例如 O. 77g/cm3、0. 81g/cm3、0. 86g/cm3、0. 89g/cm3、0. 901g/cm3、 0. 908g/cm3 等，壓實密度為1. 9 2. 13g/cm3,例如1. 91g/cm3、l. 98g/cm3、2. 05g/cm3、2. 08g/ cm3、2. llg/cm3、2. 12g/cm3 等。優選地，所述人造石墨負極材料的首次脫鋰比容量為36(T365mAh/g，例如 361mAh/g、362mAh/g、364mAh/g 等；首次庫侖效率為 83% 90%，例如 83. 5%、84%、85%、87%、 88. 6%,88. 9% 等；15 周容量保持率在 98. 3% 以上，例如 98. 4%,98. 7%,99%,99. 2%,99. 4% 等。本專利技術的目的之二是提供一種所述鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法， 所述方法生產流程簡單，易于工業化。本專利技術所述的鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法為以非金屬碳化物為原料經過一次高溫分解或兩次高溫分解，制備得到人造石墨。優選地，所述原料中，非金屬碳化物的含量大于50wt%,例如50. 2wt%、50. 5wt%> 51wt%、54wt%、58wt%、67wt%、69wt%、75wt%、79wt%、82wt%、89wt%、92wt%、95wt%、98wt%、 99wt%、100wt%等,優選51-100%。所述原料中，非金屬碳化物的含量為100wt%意指所述原料中只含有非金屬碳化物。優選地，所述原料中還包括0_50wt%的石墨和/或可石墨化原料，例如石墨和/ 或可石墨化原料的百分含量為 O. lwt%、0. 5wt%、5. 2wt%、22wt%、35wt%、42wt%、45wt%、48wt% 等，優選含有0-49wt%的石墨和/或可石墨化原料；所述可石墨化原料優選為焦炭粉末、浙青、煤、金剛石中的任意I種或至少2種的組合，所述石墨優選為鱗片石墨、隱晶質石墨。所述原料中，除了可以包括非金屬化合物以外，還可以包括的原料典型但非限制性的實例有焦炭粉末/浙青、煤/浙青、焦炭粉末/浙青/煤、焦炭粉末/浙青/煤/鱗片石墨、焦炭粉末/浙青/石墨等。作為優選技術方案，本專利技術所述的鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法包括如下步驟(I)將非金屬碳化物進行一次高溫分解，冷卻后得到中間產物I ;(2)將中間產物I粉碎得到中間產物2 ；(3)將中間產物2除雜，然后打散，過篩得到人造石墨a ；也就是說，所述的鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法為非金屬碳化物經過一次高溫分解制備得到人造石墨a。作為進一步優選的技術方案，本專利技術所述的鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法在所述步驟(3)之后進行步驟(4)(4)將人造石墨a進彳了_■次聞溫分解，犾得人造石墨b ；也就是說，所述的鋰離子電池用人造石墨負極材料的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰離子電池用人造石墨負極材料的制備方法，其特征在于，所述方法以非金屬碳化物為原料，經過一次高溫分解或兩次高溫分解，制備得到人造石墨。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李子坤，黃友元，
申請(專利權)人：深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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