專利名稱：一種改性天然石墨電池負(fù)極材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性天然石墨電池負(fù)極材料及制備方法，它屬于鋰離子電池用負(fù)極材料及制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰離子電池用負(fù)極材料現(xiàn)在主要用人造石墨，包括中間相炭微球和以電炭廠殘次電炭為原料經(jīng)簡單加工制成的普通人造石墨粉。中間相炭微球生產(chǎn)成本高，克容量低，一般為310mAh/g；以電炭廠殘次電炭為原料經(jīng)簡單加工制成的普通人造石墨粉生產(chǎn)成本低，克容量更低，一般為280mAh/g，這兩種產(chǎn)品普遍存在性能價(jià)格比低的缺陷。天然石墨原材料價(jià)格低，理論克容量可以達(dá)到372mAh/g，因此已經(jīng)被作為了鋰離子電池用負(fù)極材料。但是由于天然石墨存在比表面高，首次效率低等問題，不能直接應(yīng)用在鋰離子電池中，因此必須進(jìn)行改性處理。通常的改性方法包括氣相法和液相法兩種。氣相法改性雖然能夠較好地提高改性后天然石墨的首次效率，但設(shè)備投入大，如中國專利第02100442.0號中所公開的鋰離子電池負(fù)極材料及其制造方法。液相法改性投入少，但是工藝復(fù)雜，改性后的天然石墨一致性差，如中國專利第99107435.1號中所公開的高容量鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有投入少，工藝簡單，改性后的天然石墨一致性好的改性天然石墨電池負(fù)極材料及制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種改性天然石墨電池負(fù)極材料，它包括固定碳量為99.9％以上的球形天然石墨和過渡載體瀝青；所述的天然石墨和過渡載體瀝青的成分比例為0.1～3.0∶10。
所述的球形天然石墨的顆粒為球形或近似球形，其平均粒徑為D50＝8～35μm，振實(shí)密度大于0.85g/cc。
過渡載體瀝青為高軟化點(diǎn)瀝青，其軟化點(diǎn)為210～295度。
一種用于制備改性天然石墨電池負(fù)極材料的制備方法，它包括以下的工藝步驟a.過渡載體粉碎將過渡載體瀝青破碎至2微米以下。
b.混合將過渡載體與固定碳含量99.9％以上的球形天然石墨以配比0.1～3.0∶10進(jìn)行混合；達(dá)到均勻即可。
c.熱處理將經(jīng)過混合后的粉體投入高溫爐子進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為950～1350度，處理時(shí)間為1～20小時(shí)，熱處理過程中通入氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。
d.后處理將熱處理后的粉體進(jìn)行過篩處理，篩網(wǎng)目數(shù)為100-450目；將過篩處理后的粉體按要求使用重量包裝。
本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案中的參數(shù)如下過渡載體瀝青與固定碳含量99.9％以上的球形天然石墨以配比為0.5～2.0∶10；高軟化點(diǎn)瀝青的軟化點(diǎn)為215～285度；所述的球形天然石墨的顆粒的平均粒徑為D50＝10～28μm；熱處理溫度為1000～1300度，熱處理時(shí)間為2～10小時(shí)；所述的過篩處理過程中的篩網(wǎng)目數(shù)為150～350目本發(fā)明提供了一種適合工業(yè)化大生產(chǎn)的具有性價(jià)比較高的能夠適用于商業(yè)應(yīng)用的鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法。本發(fā)明設(shè)備投入少，工藝簡單；通過對所得改性天然石墨按常規(guī)鋰離子電池負(fù)極評價(jià)方法檢測，可以達(dá)到如下結(jié)果首次放電容量大于350mAh/g，首次充放電效率大于92％，均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的同類產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1首先選擇球形天然石墨，其平均粒徑為D50＝20μm，振實(shí)密度＝0.95g/ml，過渡載體為高軟化點(diǎn)瀝青，其軟化點(diǎn)為250度；然后進(jìn)行破碎，破碎至2微米以下。將高軟化點(diǎn)瀝青與固定碳含量99.9％以上的球形天然石墨以配比1∶10的重量比進(jìn)行混合；分布達(dá)到均勻即可。將混合后的粉體投入高溫爐子進(jìn)行熱處理，；熱處理溫度為1000度，處理時(shí)間為6小時(shí)，熱處理過程中通入氮?dú)狻Ｔ跓崽幚磉^程中也可以用氬氣或其他的惰性氣體代替氮?dú)?。將熱處理后的粉體進(jìn)行過篩處理，篩網(wǎng)目數(shù)為200目；將過篩處理后的粉體按要求使用重量包裝。
按常規(guī)鋰離子電池負(fù)極評價(jià)方法檢測，可以得到如下結(jié)果首次放電容量350mAh/g，首次充放電效率92％實(shí)施例2在本實(shí)施例中，所使用的過渡載體瀝青的軟化點(diǎn)為240度；所述的瀝青與固定碳含量99.9％以上的球形天然石墨的重量配比為1.1∶10；所述的球形天然石墨的顆粒的平均粒徑為22μm；熱處理溫度1250度，熱處理時(shí)間為7小時(shí)；在熱處理過程中通入氬氣。
本實(shí)施例的其他部分與實(shí)施例1完全相同。
按常規(guī)鋰離子電池負(fù)極評價(jià)方法檢測，可以得到如下結(jié)果首次放電容量359mAh/g，首次充放電效率91％。
權(quán)利要求
1.一種改性天然石墨電池負(fù)極材料，其特征在于它包括固定碳含量為99.9％以上的球形天然石墨和過渡載體瀝青；所述的天然石墨和過渡載體瀝青的成分比例為0.1～3.0∶10。
2.如權(quán)利要求1中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料，其特征在于所述的球形天然石墨的顆粒為球形或近似球形，其平均粒徑為D50＝8～35μm，振實(shí)密度大于0.85g/ml。
3.如權(quán)利要求1中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料，其特征在于所述的天然石墨和過渡載體瀝青的優(yōu)化成分比例為0.5～2.0∶10。
4.如權(quán)利要求1中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料，其特征在于所述的球形天然石墨的顆粒的平均粒徑為D50＝10～28μm。
5.如權(quán)利要求1～3中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料，其特征在于過渡載體瀝青為高軟化點(diǎn)瀝青，其軟化點(diǎn)為210～295度。
6.如權(quán)利要求4中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料，其特征在于高軟化點(diǎn)瀝青的軟化點(diǎn)為215～285度。
7.一種用于制備權(quán)利要求1中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于它包括以下的工藝步驟a.過渡載體粉碎將過渡載體進(jìn)行破碎至2微米以下。b.混合先將過渡載體與固定碳含量在99.9％以上的球形天然石墨以配比0.1～3.0∶10進(jìn)行混合；達(dá)到均勻即可。c.熱處理將混合后的粉體投入高溫爐子進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為950～1350度，處理時(shí)間為1～20小時(shí)，熱處理過程中通入氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。d.后處理將熱處理后的粉體進(jìn)行過篩處理，篩網(wǎng)目數(shù)為100～450目。
8.如權(quán)利要求7中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于優(yōu)化熱處理溫度為1000～1300度，熱處理時(shí)間為2～10小時(shí)。
9.如權(quán)利要求7中所述的改性天然石墨電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于所述的過篩處理過程中的篩網(wǎng)目數(shù)為150～350目。
全文摘要
一種改性天然石墨電池負(fù)極材料及制備方法，它屬于鋰離子電池用負(fù)極材料及制備技術(shù)領(lǐng)域，它的原料包括固定碳含量為99.9％以上的球形天然石墨和過渡載體瀝青；球形天然石墨顆粒的平均粒徑為D50＝8～35μm，振實(shí)密度大于0.85g/cc；將過渡載體瀝青破碎至2微米以下；然后按0.1～3.0∶10的比例混合過渡載體瀝青和天然石墨，將混合后的粉體裝入坩堝進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為950～1350攝氏度，處理時(shí)間為1～20小時(shí)，熱處理過程中通入惰性氣體。本發(fā)明設(shè)備投入少，工藝簡單；本發(fā)明的首次放電容量大于350mAh/g，首次充放電效率大于92％，均優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的同類產(chǎn)品。
文檔編號H01M4/58GK1649192SQ200410015219
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月19日
發(fā)明者陳聞杰 申請人:陳聞杰