1.本發(fā)明具體涉及一種人造石墨材料及其制備方法和應(yīng)用、電極、鋰離子電池。

背景技術(shù)：

2.隨著新能源市場向著高功率、快充方向持續(xù)發(fā)展，負(fù)極材料的阻抗成為電芯高功率快充性能設(shè)計面臨的主要瓶頸。為突破能量密度的里程焦慮以及大功率快充帶來的安全隱患，實現(xiàn)阻抗降低和和快速充電的設(shè)計目標(biāo)，目前新能源領(lǐng)域內(nèi)主要將目光聚焦在焦炭原材料的種類選擇、焦炭粉碎粒徑控制以及表面非晶碳包覆改性等手段。目前，人造石墨負(fù)極材料的制備流程主要包括的工序有：焦炭粉碎工序、整形工序、造粒工序、石墨化工序、表面包覆工序、成品混篩和除磁工序。采用上述工藝，雖然已經(jīng)能夠使新能源汽車實現(xiàn)10-30分鐘充滿電的能力，但是，這依然和燃油車的使用體驗存在較大差距，因此進(jìn)一步改善鋰離子電池負(fù)極材料阻抗來提升快充性能對于新能源市場的發(fā)展和突破具有重要意義。

3.電池的負(fù)極材料的電阻包含三個部分：第一個部分是鋰離子在負(fù)極材料顆粒界面發(fā)生的電化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)電阻；第二個部分是鋰離子在負(fù)極材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的擴(kuò)散電阻；第三個部分是負(fù)極材料本身的歐姆電阻。目前，業(yè)內(nèi)主要通過在材料表面包覆軟碳或者硬碳的方式來實現(xiàn)電化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)電阻的降低，但采用包覆劑也會導(dǎo)致人造石墨材料本身的歐姆電阻增加，仍會影響鋰離子電池的快速充電性能；主要通過粉碎縮小負(fù)極材料的粒徑或者降低石墨化度來實現(xiàn)擴(kuò)散電阻的降低；主要通過在表面包覆軟碳或者硬碳的過程中，復(fù)合添加導(dǎo)電劑(例如石墨烯、碳納米管等)的方式來降低負(fù)極材料本身的歐姆電阻，該方式雖然能夠提升材料的導(dǎo)電性，但是導(dǎo)電劑的復(fù)合添加對于設(shè)備工藝要求復(fù)雜，且工藝成本大幅度提升，難以滿足動力市場的低本要求。

4.因此，如何降低鋰離子電池負(fù)極材料的電阻，并提升鋰離子電池的快充性能的技術(shù)問題亟待解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池負(fù)極材料的電阻仍較大，導(dǎo)致鋰離子電池的快充性能仍較差的缺陷，而提供一種人造石墨材料及其制備方法和應(yīng)用、電極、鋰離子電池。該人造石墨材料的結(jié)構(gòu)致密程度較高、電阻低。將其應(yīng)用于鋰離子電池，可實現(xiàn)鋰離子電池的快充性能的進(jìn)一步提升。

6.本發(fā)明通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題。

7.本發(fā)明提供了一種人造石墨材料的制備方法，其包括以下步驟：將人造石墨與包覆劑進(jìn)行造粒、致密化處理、碳化處理即可；

8.所述人造石墨與所述包覆劑的質(zhì)量比為100：(2-20)。

9.本發(fā)明中，所述人造石墨與所述包覆劑的質(zhì)量比優(yōu)選為100：(4-15)，例如100：4.5、100：6.5、100：8、或100：10。

10.本發(fā)明中，所述致密化處理的方式為融合機(jī)擠壓或棒銷研磨機(jī)撞擊。

11.本發(fā)明中，當(dāng)所述致密化處理的方式為融合機(jī)擠壓時，該方式中采用的融合機(jī)可為本領(lǐng)域常規(guī)的融合機(jī)。所述融合機(jī)的轉(zhuǎn)速可為500-1200r/min，例如800r/min、900r/min、1000r/min或1100r/min。所述融合機(jī)擠壓的時間可為3-10min，例如5min、7min或9min。

12.本發(fā)明中，當(dāng)所述致密化處理的方式為棒銷研磨機(jī)撞擊時，該方式中采用的棒銷研磨機(jī)可為本領(lǐng)域常規(guī)的棒銷研磨機(jī)。所述棒銷研磨機(jī)撞擊的頻率可為10-50hz，例如10hz、15hz、20hz、25hz、30hz、35hz、40hz或45hz。

13.本發(fā)明中，所述人造石墨優(yōu)選為人造石墨單顆粒。

14.其中，所述人造石墨單顆粒可為本領(lǐng)域常規(guī)人造石墨單顆粒產(chǎn)品，例如市售買來的人造石墨單顆?；蛲ㄟ^本領(lǐng)域常規(guī)方法制得的人造石墨單顆粒均可適用于本發(fā)明。

15.其中，所述人造石墨單顆粒的制備方法優(yōu)選地包括如下步驟：將焦炭預(yù)石墨化、石墨化處理，即可。

16.其中，所述焦炭可為煤焦、石油焦和瀝青焦中的一種或多種，例如石油針狀焦。所述石油針狀焦中硫含量一般≤1.0。所述石油針狀焦中揮發(fā)分一般≤10.0％。

17.其中，所述焦炭的用量可根據(jù)實際需要選取，一般為本領(lǐng)域常規(guī)的用量。

18.其中，所述焦炭優(yōu)選為焦炭粉體。所述焦炭粉體一般可通過市售買到或?qū)⒈绢I(lǐng)域常規(guī)方法制得。例如，所述焦炭粉體的制備方法，其步驟包括將所述焦炭粉碎處理即可。

19.其中，所述粉碎處理的方式可為本領(lǐng)域常規(guī)方式，例如研磨。所述研磨的設(shè)備可為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備，例如機(jī)械磨或輥壓磨。

20.其中，所述焦炭粉體的粒徑可為3-15μm，優(yōu)選為5-9μm，例如7-9μm。

21.其中，所述預(yù)石墨化處理的溫度可為800-1500℃，優(yōu)選為900-1200℃，例如1000℃、1100℃或1200℃。

22.其中，所述預(yù)石墨化處理的時間可為本領(lǐng)域常規(guī)的預(yù)石墨化處理時間，例如5-48h，優(yōu)選為10-36h。

23.其中，所述預(yù)石墨化處理采用的設(shè)備可為本領(lǐng)域常規(guī)的預(yù)石墨化處理設(shè)備，例如罐式爐、隧道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯或箱式爐，優(yōu)選為隧道窯。

24.其中，所述石墨化的溫度可為本領(lǐng)域常規(guī)石墨化溫度，例如2800-3200℃，優(yōu)選為3000℃。

25.其中，所述石墨化處理的時間可為本領(lǐng)域常規(guī)石墨化處理時間。

26.其中，所述石墨化處理采用的設(shè)備可為本領(lǐng)域常規(guī)的石墨化處理設(shè)備，例如石墨化爐。所述石墨化爐按照設(shè)備結(jié)構(gòu)可為連續(xù)式石墨化爐、內(nèi)串式石墨化爐、坩堝式石墨化爐或廂體式石墨化爐，優(yōu)選為廂體式石墨化爐。

27.本發(fā)明中，所述包覆劑優(yōu)選為碳包覆劑。

28.其中，所述碳包覆劑可為瀝青和/或大分子聚合物，優(yōu)選為瀝青。

29.當(dāng)所述碳包覆劑包括瀝青時，所述瀝青的軟化點優(yōu)選為150-300℃，例如200℃或250℃。

30.本發(fā)明中，所述造粒可采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行，其一般包括如下步驟：將所述人造石墨與所述包覆劑混合、熱處理即可。

31.其中，所述混合的方式和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)方式和條件。

32.其中，所述熱處理的方式和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)方式和條件。

33.其中，所述熱處理采用的設(shè)備可為本領(lǐng)域常規(guī)的熱處理設(shè)備，例如滾筒爐、臥式釜或回轉(zhuǎn)窯，優(yōu)選為臥式釜。

34.其中，所述熱處理的溫度可為450-650℃，例如500℃或600℃。

35.其中，所述熱處理的時間可為200-300min，例如240min或280min。

36.本發(fā)明中，所述碳化處理的方式和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)的方式和條件。

37.本發(fā)明中，所述碳化處理的設(shè)備可為本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備，例如輥道窯或推板窯。

38.本發(fā)明中，所述碳化處理的溫度可為900-1250℃，例如1000℃、1100℃、1150℃或1200℃。

39.本發(fā)明中，所述碳化處理的時間可為本領(lǐng)域常規(guī)的碳化處理時間。

40.本發(fā)明中，所述碳化處理之后優(yōu)選地還包括混料、除磁和篩分步驟。

41.其中，所述混料的方式和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)方式和條件。

42.其中，所述除磁的方式和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)方式和條件。

43.其中，所述篩分的方式和條件可為本領(lǐng)域常規(guī)方式和條件。

44.本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例中，制備所述人造石墨材料的方法包括如下步驟：

45.s1、將焦炭進(jìn)行粉碎，得到焦炭粉體；

46.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

47.s3、將步驟s2得到的人造石墨生料進(jìn)行石墨化處理，得到人造石墨單顆粒骨料；

48.s4、將步驟s3得到的人造石墨單顆粒骨料進(jìn)行包覆造粒處理，得到二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

49.s5、將步驟s4得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料進(jìn)行致密化改性處理，得到致密化改性物料；

50.s6、將步驟s5得到的致密化改性物料進(jìn)行碳化處理，得到人造石墨材料。

51.本發(fā)明還提供了一種采用如前所述的人造石墨材料的制備方法制得的人造石墨材料。

52.本發(fā)明還提供了一種電極，其包括如前所述的人造石墨材料。

53.本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，其包括如前所述的電極。

54.本發(fā)明中，所述電極優(yōu)選為負(fù)極。

55.本發(fā)明還提供了一種如前所述的人造石墨材料作為電極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。

56.本發(fā)明中，所述電極材料優(yōu)選為負(fù)極材料。

57.在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。

58.本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

59.本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

60.(1)本發(fā)明制得的人造石墨材料的結(jié)構(gòu)致密程度較高、電阻低。

61.(2)將本發(fā)明制得的人造石墨材料應(yīng)用于鋰離子電池，可實現(xiàn)鋰離子電池快充性能的進(jìn)一步提升。

附圖說明

62.圖1為實施例1制得的人造石墨材料的sem圖。

63.圖2為實施例2制得的人造石墨材料的sem圖。

64.圖3為實施例3制得的人造石墨材料的sem圖。

65.圖4為實施例4制得的人造石墨材料的sem圖。

66.圖5為實施例5制得的人造石墨材料的sem圖。

67.圖6為對比例1制得的人造石墨材料的sem圖。

68.圖7為對比例2制得的人造石墨材料的sem圖。

69.圖8為對比例3制得的人造石墨材料的sem圖。

具體實施方式

70.下面通過實施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。

71.下述實施例及對比例中各原料試劑均市售可得。

72.實施例1

73.人造石墨材料的制備方法，具體制備步驟如下：

74.s1、采用國產(chǎn)石油針狀焦(硫含量≤1.0，揮發(fā)分≤10.0％)，采用機(jī)械磨粉碎得到7-9μm的焦炭粉體；

75.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體利用隧道窯在1200℃條件下進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

76.s3、將步驟s2的人造石墨生料在廂體式爐3000℃條件下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨骨料；

77.s4、將步驟s3得到的人造石墨骨料和瀝青(軟化點為200℃)微粉按照100：4.5比例混合，采用臥式釜設(shè)備在600℃溫度下，處理240min，得到人造石墨包覆的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

78.s5、將步驟s4得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料，采用融合機(jī)設(shè)備，在轉(zhuǎn)速800r/min，處理5min，得到致密化改性物料；

79.s6、將步驟s5得到的改性物料在輥道窯中1150℃下進(jìn)行碳化處理，經(jīng)過混料、除磁和篩分后，得到人造石墨材料。

80.實施例2

81.人造石墨材料的制備方法，具體制備步驟如下：

82.s1、采用國產(chǎn)石油針狀焦(硫含量≤1.0，揮發(fā)分≤10.0％)，采用機(jī)械磨粉碎得到7-9μm的焦炭粉體；

83.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體利用隧道窯在1200℃條件下進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

84.s3、將步驟s2的人造石墨生料在廂體式爐3000℃條件下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨骨料；

85.s4、將步驟s3得到的人造石墨骨料和瀝青(軟化點為200℃)微粉按照100：6.5比例

混合，采用臥式釜設(shè)備在600℃溫度下，處理240min，得到人造石墨包覆的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

86.s5、將步驟s4得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料，采用融合機(jī)設(shè)備，在轉(zhuǎn)速800r/min，處理5min，得到致密化改性物料；

87.s6、將步驟s5得到的改性物料在輥道窯中1150℃下進(jìn)行碳化處理，經(jīng)過混料、除磁和篩分后，得到人造石墨材料。

88.實施例3

89.人造石墨材料的制備方法，具體制備步驟如下：

90.s1、采用國產(chǎn)石油針狀焦(硫含量≤1.0，揮發(fā)分≤10.0％)，采用機(jī)械磨粉碎得到7-9μm的焦炭粉體；

91.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體利用隧道窯在1200℃條件下進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

92.s3、將步驟s2的人造石墨生料在廂體式爐3000℃條件下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨骨料；

93.s4、將步驟s3得到的人造石墨骨料和瀝青(軟化點為200℃)微粉按照100：6.5比例混合，采用臥式釜設(shè)備在600℃溫度下，處理240min，得到人造石墨包覆的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

94.s5、將步驟s4得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料，采用融合機(jī)設(shè)備，在轉(zhuǎn)速1000r/min，處理5min，得到致密化改性物料；

95.s6、將步驟s5得到的改性物料在輥道窯中1150℃下進(jìn)行碳化處理，經(jīng)過混料、除磁和篩分后，得到人造石墨材料。

96.實施例4

97.人造石墨材料的制備方法，具體制備步驟如下：

98.s1、采用國產(chǎn)石油針狀焦(硫含量≤1.0，揮發(fā)分≤10.0％)，采用機(jī)械磨粉碎得到7-9μm的焦炭粉體；

99.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體利用隧道窯在1200℃條件下進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

100.s3、將步驟s2的人造石墨生料在廂體式爐3000℃條件下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨骨料；

101.s4、將步驟s3得到的人造石墨骨料和瀝青(軟化點為200℃)微粉按照100：6.5比例混合，采用臥式釜設(shè)備在600℃溫度下，處理240min，得到人造石墨包覆的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

102.s5、將步驟s4得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料，采用棒銷研磨機(jī)設(shè)備，頻率設(shè)定15hz處理，得到致密化改性物料；

103.s6、將步驟s5得到的改性物料在輥道窯中1150℃下進(jìn)行碳化處理，經(jīng)過混料、除磁和篩分后，得到人造石墨材料。

104.實施例5

105.人造石墨材料的制備方法，具體制備步驟如下：

106.s1、采用國產(chǎn)石油針狀焦(硫含量≤1.0，揮發(fā)分≤10.0％)，采用機(jī)械磨粉碎得到

7-9μm的焦炭粉體；

107.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體利用隧道窯在1200℃條件下進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

108.s3、將步驟s2的人造石墨生料在廂體式爐3000℃條件下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨骨料；

109.s4、將步驟s3得到的人造石墨骨料和瀝青(軟化點為200℃)微粉按照100：6.5比例混合，采用臥式釜設(shè)備在600℃溫度下，處理240min，得到人造石墨包覆的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

110.s5、將步驟s4得到的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料，采用棒銷研磨機(jī)設(shè)備，頻率設(shè)定25hz處理，得到致密化改性物料；

111.s6、將步驟s5得到的改性物料在輥道窯中1150℃下進(jìn)行碳化處理，經(jīng)過混料、除磁和篩分后，得到人造石墨材料。

112.對比例1(無步驟s5致密化改性步驟)

113.與實施例1相比，對比例1的制備步驟中無步驟s5致密化改性步驟，其他條件與實施例1完全相同，最終得到人造石墨材料。

114.對比例2(無步驟s5致密化改性步驟)

115.與實施例2相比，對比例2的制備步驟中無步驟s5致密化改性步驟，其他條件與實施例2完全相同，最終得到人造石墨材料。

116.對比例3(在步驟s4中加入碳納米管)

117.人造石墨材料的制備方法，具體制備步驟如下：

118.s1、采用國產(chǎn)石油針狀焦(硫含量≤1.0，揮發(fā)分≤10.0％)，采用機(jī)械磨粉碎得到7-9μm的焦炭粉體；

119.s2、將步驟s1得到的焦炭粉體利用隧道窯在1200℃條件下進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到人造石墨生料；

120.s3、將步驟s2的人造石墨生料在廂體式爐3000℃條件下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨骨料；

121.s4、將步驟s3得到的人造石墨骨料、碳納米管和瀝青(軟化點為200℃)微粉按照100：0.05：6.5比例進(jìn)行高速混合，采用臥式釜設(shè)備在600℃溫度下，處理240min，得到人造石墨包覆的二次顆粒結(jié)構(gòu)物料；

122.s5、將步驟s4得到的改性物料在輥道窯中1150℃下進(jìn)行碳化處理，經(jīng)過混料、除磁和篩分后，得到人造石墨材料。

123.效果實施例

124.除特別說明外，下述性能參數(shù)的表征測試方法均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。

125.1、人造石墨材料的物理性能參數(shù)表征

126.測試對象：實施例1-5以及對比例1-3制得的人造石墨材料。

127.測試設(shè)備：

128.(1)粒徑分布測試

129.設(shè)備：mastersizer激光粒度儀(mastersizer2000，malvern panalytical)。

130.(2)振實密度測試

131.設(shè)備：振實密度測試儀(autotap，anton paar)。

132.(3)形貌表征測試

133.設(shè)備：掃描電子顯微鏡(sigma300，蔡司公司)。

134.測試結(jié)果：如下表1及附圖1-8所示。附圖1-8的放大倍數(shù)相同(放大倍數(shù)為：1000倍)

135.如圖1-4所示，相同倍數(shù)下，對比例1制得的石墨材料中存在大的粘接顆粒形貌的大顆粒(圖4)，這些大顆粒結(jié)構(gòu)對于材料的快充性能不利。而實施例1、2、3制得的石墨材料粒徑分布均勻，無明顯的大的松散粘接的顆粒形貌存在(圖1-3)，材料的快充性能較好。

136.2、電學(xué)性能測試

137.測試對象：實施例1-3以及對比例1制得的人造石墨材料組裝的電池。

138.電池的具體組裝方法如下：按照活性材料(實施例1-5以及對比例1-3制得的人造石墨材料作為負(fù)極材料)：cmc:sbr:sp＝95.5:1.5:1.5:1.5的比例調(diào)配漿料，在銅箔上涂布制備成電極，面密度控制為10mg/cm2；極片壓實密度1.60g/cm3，組裝成為扣式電池，靜置10h；以鋰片作為對電極，電解液配方為ec:emc:dmc＝1:1:1,+1.0％vc。

139.測試方法：

140.利用land電池測試系統(tǒng)對組裝完成的電池進(jìn)行測試，測試程序如下：

141.首先對電池進(jìn)行恒流放電至5mv，電流為0.6ma，靜置10min，再恒流放電至5mv，電流為0.05ma，靜置10min，然后恒電流充電至2.0v，電流為0.6ma，記錄此過程的充放電容量。靜置10min后，以12ma電流恒流放電至5mv(記錄為2.0c放電容量)，靜置10min，恒電流充電至2.0v，電流為0.6ma。靜置10min后，以18ma電流恒流放電至5mv(記錄為3.0c放電容量)，靜置10min，恒電流充電至2.0v，電流為0.6ma。

142.測試結(jié)果：如表1所示。

143.表1

[0144][0145]

如表1所示，實施例1制得的石墨材料的振實密度為1.05g/cm3，對比例1制得的石墨材料的振實密度為1.02g/cm3，表明，實施例1經(jīng)過致密化工藝處理后，顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙率減少，致密度提高。實施例1的2.0c、3.0c放電比容量以及直流電阻均比對比例1存在優(yōu)勢，表明致密化處理降低了材料的電阻，提升了材料的快充性能。

[0146]

實施例2、3、4、5制得的石墨材料和對比例2制得的石墨材料、以及由實施例2、3、4、5制得的石墨材料和對比例2制得的石墨材料組裝的電池相比，材料的物理性能參數(shù)以及電池的電化學(xué)性能逐漸出現(xiàn)差異。

[0147]

具體地，對比例2制得的石墨材料的振實密度為0.95g/cm3，經(jīng)過不同的致密化工藝處理后，實施例2制得的石墨材料的振實密度為1.03g/cm3、實施例3制得的石墨材料的振實密度為1.05g/cm3，實施例4制得的石墨材料的振實密度為1.04g/cm3，實施例5制得的石墨材料振實密度為1.06g/cm3，說明顆粒中存在的松散的粘接結(jié)構(gòu)經(jīng)過致密化工藝處理得到優(yōu)化，振實密度得到提升，顆粒內(nèi)部空隙減少，材料的加工性能得到改善。

[0148]

同時，經(jīng)過致密化處理后，由實施例2、3、4、5制得的石墨材料組裝的電池的直流電阻(dc-ir)分別為3.84ω、3.51ω、3.71ω、3.75ω，與對比例2的制得的石墨材料組裝的電池的直流電阻(dc-ir)4.45ω相比，電阻降低。得益于電阻降低，實施例2、3、4、5制得的石墨材料組裝的電池的倍率性能提升。數(shù)據(jù)顯示：

[0149]

在2.0c電流密度下，實施例2、3、4、5制得的石墨材料組裝的電池的放電容量分別為72.3mah/g、75.2mah/g、72.2mah/g、73.9mah/g，而對比例1制得的石墨材料組裝的電池的2.0c放電容量為59.8mah/g。

[0150]

在3.0c電流密度下，實施例2、3、4、5制得的石墨材料組裝的電池的放電容量分別為37.0mah/g、42.2mah/g、37.5mah/g、36.6mah/g，而對比例1制得的石墨材料組裝的電池的3.0c放電容量為28.3mah/g。這一結(jié)果表明，經(jīng)過本發(fā)明工藝處理后制得的石墨材料材料電阻降低，本發(fā)明制得的材料組裝的電池快充性能提升。

[0151]

對比例3在包覆介質(zhì)中引入了碳納米管用于改善材料的電阻以實現(xiàn)提升快充性能，但是高質(zhì)量的碳納米管的引入對于材料的制造成本提升顯著，無法大量應(yīng)用于動力市場的需求。實施例2、3、4、5與對比例3相比，工藝簡單，可在低制造成本的前提下實現(xiàn)快充性能提升。

[0152]

需要說明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所述的方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種人造石墨材料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：將人造石墨與包覆劑進(jìn)行造粒、致密化處理、碳化處理即可；所述人造石墨與所述包覆劑的質(zhì)量比為100：(2-20)。2.如權(quán)利要求1所述的人造石墨材料的制備方法，其特征在于，所述人造石墨與所述包覆劑的質(zhì)量比為100：(4-15)，例如100：4.5、100：6.5、100：8、或100：10；和/或，所述致密化處理的方式為融合機(jī)擠壓或棒銷研磨機(jī)撞擊；和/或，所述人造石墨為人造石墨單顆粒；和/或，所述包覆劑為碳包覆劑。3.如權(quán)利要求1所述的人造石墨材料的制備方法，其特征在于，所述造粒包括如下步驟：將所述人造石墨與所述包覆劑混合、熱處理即可；和/或，所述碳化處理的設(shè)備為輥道窯或推板窯；和/或，所述碳化處理的溫度為900-1250℃，例如1000℃、1100℃、1150℃或1200℃；和/或，所述碳化處理之后還包括混料、除磁和篩分步驟。4.如權(quán)利要求2所述的人造石墨材料的制備方法，其特征在于，當(dāng)所述致密化處理的方式為融合機(jī)擠壓時，所述融合機(jī)擠壓的轉(zhuǎn)速為500-1200r/min，例如800r/min、900r/min、1000r/min或1100r/min；和/或，當(dāng)所述致密化處理的方式為融合機(jī)擠壓時，所述融合機(jī)擠壓的時間為3-10min，例如5min、7min或9min；或者，當(dāng)所述致密化處理的方式為棒銷研磨機(jī)撞擊時，所述棒銷研磨機(jī)撞擊的頻率為10-50hz，例如10hz、15hz、20hz、25hz、30hz、35hz、40hz或45hz；和/或，所述人造石墨單顆粒的制備方法包括如下步驟：將焦炭預(yù)石墨化、石墨化處理，即可；和/或，所述碳包覆劑為瀝青和/或大分子聚合物，優(yōu)選為瀝青；當(dāng)所述碳包覆劑包括瀝青時，所述瀝青的軟化點優(yōu)選為150-300℃，例如200℃或250℃。5.如權(quán)利要求3所述的人造石墨材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理采用的設(shè)備為滾筒爐、臥式釜或回轉(zhuǎn)窯，優(yōu)選為臥式釜；和/或，所述熱處理的溫度為450-650℃，例如500℃或600℃；和/或，所述熱處理的時間為200-300min，例如240min或280min。6.如權(quán)利要求4所述的人造石墨材料的制備方法，其特征在于，所述焦炭為煤焦、石油焦和瀝青焦中的一種或多種，例如石油針狀焦；和/或，所述焦炭為焦炭粉體；優(yōu)選地，所述焦炭粉體的制備方法，其步驟包括將所述焦炭粉碎處理即可；更優(yōu)選地，所述粉碎處理的方式為研磨；所述研磨的設(shè)備優(yōu)選為機(jī)械磨或輥壓磨；優(yōu)選地，所述焦炭粉體的粒徑為3-15μm，優(yōu)選為5-9μm，例如7-9μm；和/或，所述預(yù)石墨化處理的溫度為800-1500℃，優(yōu)選為900-1200℃，例如1000℃、1100℃或1200℃；和/或，所述預(yù)石墨化處理的時間為5-48h，優(yōu)選為10-36h；和/或，所述預(yù)石墨化處理采用的設(shè)備為罐式爐、隧道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯或箱

式爐，優(yōu)選為隧道窯；和/或，所述石墨化的溫度為2800-3200℃，優(yōu)選為3000℃；和/或，所述石墨化處理采用的設(shè)備為石墨化爐；優(yōu)選地，所述石墨化爐為連續(xù)式石墨化爐、內(nèi)串式石墨化爐、坩堝式石墨化爐或廂體式石墨化爐，優(yōu)選為廂體式石墨化爐。7.一種采用權(quán)利要求1-6中任一項所述的人造石墨材料的制備方法制得的人造石墨材料。8.一種電極，其包括如權(quán)利要求7所述的人造石墨材料。9.一種鋰離子電池，其包括如權(quán)利要求8所述的電極；所述電極優(yōu)選為負(fù)極。10.一種如權(quán)利要求7所述的人造石墨材料作為電極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用；所述電極材料優(yōu)選為負(fù)極材料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種人造石墨材料及其制備方法和應(yīng)用、電極、鋰離子電池。該制備方法，其包括以下步驟：將人造石墨與包覆劑進(jìn)行造粒、致密化處理、碳化處理即可；人造石墨與包覆劑的質(zhì)量比為100：(2-20)。該人造石墨材料的結(jié)構(gòu)致密程度較高、電阻低。將其應(yīng)用于鋰離子電池，可實現(xiàn)鋰離子電池快充性能的進(jìn)一步提升?？蓪崿F(xiàn)鋰離子電池快充性能的進(jìn)一步提升。可實現(xiàn)鋰離子電池快充性能的進(jìn)一步提升。

技術(shù)研發(fā)人員：吳仙斌 張華 喬永民 李虹

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海杉杉科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.06.10

技術(shù)公布日：2022/8/26