锂离子电池负极的石墨粉及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池负极的石墨粉及其制备方法，要解决的技术问题是增加锂离子和电解液向电极内部的传递速度。本发明的锂离子电池负极的石墨粉，具有块状、球形或近似球形的微观特征，具有纳米多孔。其制备方法包括：粉碎，添加包覆改性剂或/和催化剂，混合，溶解，预热处理，热处理。本发明与现有技术相比，对石墨材料进行改性处理，通过添加造孔剂来实现纳米多孔，利于锂离子的传导，提高压实后极片的吸液性能，减少石墨内部不纯物的含量，提高石墨材料的吸液性和倍率性能，满足锂离子动力电池对石墨材料电解液相容性和大倍率充放电性能的要求，并且生产成本较低、工艺简单、易于工业化。

主权项

一种锂离子电池负极的石墨粉，具有块状、球形或近似球形的微观特征，其特征在于：所述石墨粉具有纳米多孔，纳米孔径为5～200nm，孔隙率在0.5～30％之间；所述石墨粉近似球形的长短径比为1.5～4.0，比表面积2.0～10.0m2/g，粉末挤压密度为1.60～1.90g/cm3，平均粒径在5～35μm之间，晶体层间距d002在0.334nm到0.346nm之间；所述石墨粉pH为4～7，阴离子含量≤50ppm，有机物含量≤1ppm，磁性物质含量≤0.1ppm；或所述石墨粉pH为4～7，阴离子含量≤50ppm，有机物含量≤1ppm，对锂离子电池综合性能有明显或潜在影响的金属及非金属微量元素含量≤11ppm；所述阴离子是Cl‑、SO42‑、NO3‑或PO43‑酸根离子；所述有机物是甲苯、喹啉、苯并芘、蒽或/和菲的一种以上；所述磁性物质是含Fe、Ni和Cr元素的单质或化合物、ZnO的一种以上；所述微量元素为Fe、Co、Ni、Cu、Al、Mn、Na和K的一种以上；或所述微量元素Fe≤1ppm，Co、Ni和Cu中的一种以上含量＜5ppm；所述石墨粉具有365mAh/g以上的比容量；所述锂离子电池负极的石墨粉采用以下方法制备得到，包括以下步骤：一、将石墨粉碎至平均粒度在5～35μm范围；二、添加占石墨粉大于0～30wt.％的包覆改性剂或/和占石墨粉大于0～10wt.％的催化剂，混合，溶解；三、以1～20℃/min的升温速度，在300～1600℃温度范围内预热处理1～30小时；四、以1～20℃/min的升温速度，在750～3500℃温度范围内热处理1～144小时，然后自然冷却至室温，得到具有纳米多孔的石墨粉；所述自然冷却至室温后进行除磁筛分，得到平均粒径在5～35μm的产品；所述混合，溶解后，在100～250℃的条件喷雾造粒；所述石墨粉为含碳量为80.0～99.0％的天然石墨、人造石墨和其它易石墨化的碳材料的一种以上；所述包覆改性剂是可炭化的有机物的一种以上，催化剂是磷、磷化合物、硼、硼化合物、锆、锆化合物、钛、钛氧化物、硅、硅氧化物中的一种以上。所述可炭化的有机物为呋喃树脂、脲醛树脂、嘧胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶，纤维素、焦炭、煤沥青或石油沥青；所述磷化合物是磷酸、P2O5，硼化合物是B4C、BN、B2O3、H3BO3，锆化合物是ZrO2、Zr(OH)4、ZrCl4，钛氧化物是TiO2，硅氧化物为SiO2、SiO；所述预热处理和热处理时，充入保护性或纯化气体：氮气、氩气、氦气、氖气、二氧化碳、氯气和氟气的一种以上；所述充入保护性或纯化气体的气体流量是大于0～150L/h。