人造石墨锂电负极生产工艺改进

锂电负极材料是锂离子电池的主材之一,在能量密度与循环稳定性方面起到十分关键的作用。近几年,随着科学技术的不断发展,新型负极材料层出不穷,包括石墨烯,碳纳米管、硅基材料、锡基材料、钨基材料等等,但它们由于各种问题而限制了大批量生产,目前,石墨类碳材料一直处于市场化负极材料的主流地位。

与天然石墨相比,人造石墨的层间距较大,石墨化度较低(≤93%),结晶度较低,存在部分乱层结构。另外,人造石墨表面不光滑、多孔、比表面较大,易与电解液发生分解反应,所以其首次效率和比容量(≤350mAh/g)都较低。

锂电池图片

为此,研究者对其生产工艺进行改进,采用沥青等包覆人造石墨并炭化,使得人造石墨的表面形成一层无定形的炭包覆层,该包覆层既可阻止有机溶剂的共嵌入,又能阻止石墨胀缩引起的表层脱落,从而让锂电负极保持高容量、低电位及与溶剂相容的特性。但是,该技术存在如下不足:炭化过程易结块,导致炭化收率低、包覆层均匀性差;包覆后需进行破碎,不符合节能减排的要求。

针对上述技术的不足,有研究者再次提出了改进,具体步骤如下:1、制备人造石墨:除杂,制煤沥青,煤沥青催化改性;制焦,将改性煤沥青焦化、煅烧得到同性焦;整形,将同性焦破碎、过筛后进行整形,得到长径比1‑1.5的卵石状的焦粉;石墨化,将焦粉进行石墨化制得产品;2、对人造石墨进行表面改性;3、预氧化:将第二步所得的产品升温至300‑330℃,之后恒温保持120‑200min;4、炭化。

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