一種包覆超細(xì)石墨粉末的加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于多種二次電池的復(fù)合石墨負(fù)極材料的高溫半液體噴霧式制備包覆超細(xì)石墨粉末加工工藝，先將60%-90%的石墨粉末放入溫度為300℃-500℃并加有惰性氣體保護(hù)的高溫反應(yīng)釜，再將用于包覆層的10%-40%納米級(jí)中間相瀝青加熱至半液體狀態(tài)后，經(jīng)過納米噴嘴以高速噴出納米級(jí)霧滴在高溫反應(yīng)釜中混合包覆石墨粉末2-3小時(shí)形成包覆石墨，然后將包覆石墨在200℃熱空氣中干燥2-3小時(shí)后，再經(jīng)700-1200℃作炭化處理和1000-3000℃石墨化處理，得到均衡包覆的超細(xì)石墨粉末，其制品的包覆均勻度和球形完整度好，首次不可逆容量低，循環(huán)穩(wěn)定性高，充放電壓低和電平臺(tái)長，循環(huán)壽命長，可廣泛用于各種二次電池的負(fù)極材料。
【專利說明】—種包覆超細(xì)石墨粉末的加工工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種用于多種二次電池的復(fù)合石墨負(fù)極材料的制備方法，特別是包覆超細(xì)石墨粉末的加工工藝。
技術(shù)背景:
[0002]二次電池是自上個(gè)世紀(jì)九十年代以來繼鎳氫電池之后的新一代電池，以鋰離子電池為代表，因其具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，成為目前高檔電子消費(fèi)品首選的化學(xué)電源，并已經(jīng)滲透到航空航天、軍事等尖端【技術(shù)領(lǐng)域】。伴隨著其與日俱增的需求，二次電池正成為新世紀(jì)科學(xué)技術(shù)研究與開發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。天然石墨因其高的充放電容量、良好的充放電平臺(tái)、來源廣泛、成本低而被制造二次電池時(shí)廣泛應(yīng)用。但由于天然石墨的石墨化程度較高，其微晶的邊緣和底面之間的晶體結(jié)構(gòu)及其它物理化學(xué)性質(zhì)差別較大，與電解液的分解反應(yīng)主要發(fā)生在微晶的邊緣部分。所以生成的純化膜的致密性較差，在充電過程中，易發(fā)生溶劑化鋰離子的共嵌入，引起石墨層的膨脹和崩潰，增大了不可逆容量。此外天然石墨經(jīng)過物理或化學(xué)方法處理后，存在著與極板的粘結(jié)性能差的缺點(diǎn)，循環(huán)充放電過程中易于從極板上脫落，影響了循環(huán)壽命，尤其是降低了大電流充放電的循環(huán)壽命。
[0003]為了改善天然石墨材料的電化學(xué)性能，人們通過各種方法對(duì)天然石墨進(jìn)行物理化學(xué)改性和表面修飾，并取得了相應(yīng)的效果，如把天然石墨粉碎、分級(jí)和加工制成球形顆粒，提高了振實(shí)密度，此外還有采用各種表面改性的方法來改善石墨的電化學(xué)性能，如日本專利N0.2000-261046公開了一種采用熱氧化處理石墨粉，改變石墨粉的表面狀態(tài)，雖然改善了負(fù)極材料與電解液的反應(yīng)性，但是放電容量低于天然石墨。美國專利U.S.Pat.N0.6403259公開了一種采用研磨天然石墨或人造石墨表面包覆一層`碳材料，改善了負(fù)極材料的高溫自放電性能和低溫性能，但其它方面的性能不盡如人意。此外還有美國專利U.S.Pat.N0.5908715采用有機(jī)溶劑溶解環(huán)氧樹脂、聚對(duì)苯撐在石墨表面包覆熱解炭，中國專利CN1224251A采用乙醇溶解酚醛樹脂或脲醛樹脂包覆石墨，中國專利CN1304187A和CN1397598A以聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、環(huán)氧樹脂等的有機(jī)溶劑溶液包覆石墨?，F(xiàn)有技術(shù)方法存在環(huán)境污染、包覆后石墨顆粒易于粘結(jié)并在以后的粉碎處理中易于造成包覆層的脫落破損，影響了負(fù)極材料的整體性能的缺點(diǎn)。而且現(xiàn)有的包覆方法因包覆物分子過大以及對(duì)15um以下的石墨微粉常有無法成形為球形而導(dǎo)致包覆不均勻的現(xiàn)象產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求提供一種用作二次電池負(fù)極材料的包覆超細(xì)石墨粉末的加工工藝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用高溫半液體噴霧法制備包覆超細(xì)石墨粉末，先按重量百分比將60%-90%的石墨粉末放入溫度為300°C _500°C并加有惰性氣體保護(hù)的高溫反應(yīng)釜，再按重量百分比將用于包覆層的10%_40%納米級(jí)中間相浙青加熱至半液體狀態(tài)后，經(jīng)過納米噴嘴以高速噴出納米級(jí)霧滴在高溫反應(yīng)釜中混合包覆石墨微粉2-3小時(shí)形成包覆石墨，然后將包覆石墨在200°C熱空氣中干燥2-3小時(shí)后，再經(jīng)700-1200°C作炭化處理和1000-3000°C石墨化處理，得到均衡包覆的石墨粉末。
[0006]本發(fā)明所涉及的石墨粉末通常為天然微晶石墨、鱗片石墨、或人工石墨，石墨粉末經(jīng)過整形使其形狀接近球狀，粒度在5-40μπι之間。所述的包覆層的包覆物為納米級(jí)中間相浙青。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其有益效果是納米級(jí)中間相浙青包覆石墨能夠較大程度上提高包覆均勻度及球形完整度，進(jìn)一步降低石墨的首次不可逆容量，提高循環(huán)穩(wěn)定性，保持了對(duì)二次電池充放電電壓低，充放電平臺(tái)長，循環(huán)壽命好的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】:
[0008]本發(fā)明實(shí)施時(shí)采用納米級(jí)中間相浙青作為包覆物，經(jīng)高溫半液體噴霧方法制備包覆超細(xì)石墨粉末，選取天然微晶石墨粉末或鱗片石墨粉末或人工石墨粉末，其粒度控制在5-40 μ m之間，先按重量百分比將60%-90%之石墨粉末放入溫度為300°C _500°C并加惰性氣體保護(hù)之高溫反應(yīng)釜中，再按重量百分比將用于包覆層的10%-40%納米級(jí)中間相浙青加熱至半液體狀態(tài)，并將半液體納米級(jí)中間相浙青經(jīng)過納米噴嘴以高速噴出納米級(jí)霧滴，半液體(流態(tài))的納米級(jí)中間相浙青與石墨粉末在高溫反應(yīng)釜中混合并均勻包覆石墨粉末2-3小時(shí)，形成包覆石墨，包覆石墨在200°C熱空氣中干燥2-3小時(shí)后，在經(jīng)700-1200°C作炭化處理及1000-3000°C石墨化處理，得到均衡包覆的石墨粉末，其包覆層形成為納米級(jí)中間相浙青。
[0009]實(shí)施例1:
[0010]先按重量百分比稱取60%的天然微晶石墨粉末放入溫度450°C并加入惰性氣體保護(hù)的高溫反應(yīng)釜中，再稱取`重量百分比為40%的納米級(jí)中間相浙青加熱成半液體狀并高速噴成霧滴在高溫反應(yīng)釜中混合包覆石墨粉末2.5小時(shí)，形成包覆石墨后在200°C熱空氣中干燥3小時(shí)后，再在1000°C溫度下炭化處理和2000°C溫度下石墨化處理得到均衡包覆的石墨粉末，在電鏡分析下其性能良好。
[0011]實(shí)施例2:
[0012]分別稱取重量百分比為90%的鱗片或人工石墨粉末和10%的中間相浙青，其他條件和過程同實(shí)施例1，得到均衡包覆的石墨粉末，在電鏡分析下其性能良好。
[0013]實(shí)施例3:
[0014]分別稱取重量百分比為75%的人工石墨粉末和25%的中間相浙青，其他條件和過程同實(shí)施例1，得到均衡包覆的石墨粉末，在電鏡分析下其性能優(yōu)于實(shí)施例1和實(shí)施例2的結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種包覆超細(xì)石墨粉末的加工工藝，其特征在于先按重量百分比將60%-90%的石墨粉末放入溫度為300°C _500°C并加有惰性氣體保護(hù)的高溫反應(yīng)釜，再按重量百分比將用于包覆層的10%-40%納米級(jí)中間相浙青加熱至半液體狀態(tài)后，經(jīng)過納米噴嘴以高速噴出納米級(jí)霧滴在高溫反應(yīng)釜中混合包覆石墨微粉2-3小時(shí)形成包覆石墨，然后將包覆石墨在200°C熱空氣中干燥2-3小時(shí)后，再經(jīng)700-1200°C作炭化處理和1000-3000°C石墨化處理，得到均衡包覆的超細(xì)石墨粉末。
【文檔編號(hào)】H01M4/04GK103803535SQ201310596695
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】于洪洲 申請(qǐng)人:于洪洲