1.本發(fā)明涉及電池負(fù)極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及石墨篩上物的處理方法、人造石墨及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.近年來，人造石墨因其高比容量、接近金屬鋰的低工作電位、低成本和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用作商用鋰離子電池的負(fù)極材料。隨著電動(dòng)汽車和數(shù)碼類鋰離子電池產(chǎn)品的發(fā)展，人們對(duì)于快充性能要求越來越高。較小的平均粒徑人造石墨，可通過縮短鋰離子的擴(kuò)散長(zhǎng)度來提高充電速率，這一點(diǎn)在鋰離子嵌入石墨的速率與在高c率下相應(yīng)的脫嵌速率有明顯優(yōu)勢(shì)。低粒度石墨成品然而低粒度石墨成品是通過篩分除磁工序獲得，篩下物作為最終制得高功率鋰離子電池負(fù)極材料。低粒度石墨成品必然會(huì)導(dǎo)致篩分收率過低，產(chǎn)生很多的大粒徑篩上物，篩上物粒徑大擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)，受制于石墨中緩慢的固態(tài)li

+

擴(kuò)散，通常在高c率下達(dá)到較低的充電容量，不能直接用于鋰離子負(fù)極材料。若不能有效解決篩上物的利用問題，不僅提高企業(yè)生產(chǎn)成本，還會(huì)造成資源浪費(fèi)。

3.目前，針對(duì)石墨成品篩上物的改性方式，主要以整形-分級(jí)工藝或粉碎-再次碳包覆工藝為主，整形-分級(jí)工藝會(huì)帶來產(chǎn)品比表面積增加，導(dǎo)致首效過低，尤其是碳包覆人造石墨的無定型碳被破壞，導(dǎo)致有機(jī)溶劑與石墨本體直接接觸，會(huì)造成電解液與鋰離子共嵌入，導(dǎo)致人造石墨本體層狀結(jié)構(gòu)剝離，材料粉化，sei膜消耗更多的鋰，使得電池負(fù)極的首效偏低，循環(huán)性能不斷降低；粉碎-再次碳包覆雖然能降低比表面積，但是該工藝會(huì)造成放電比容量減少且制備過程復(fù)雜，制備成本偏高。

4.因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，有必要開發(fā)出一種石墨篩上物的處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨篩上物的處理方法，通過本發(fā)明的處理方法能夠制得粒徑減小的人造石墨，且比表面積較小，作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有優(yōu)良的放電比容量和首效。因此，不僅實(shí)現(xiàn)了石墨篩上物的回收利用，且能降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

6.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供石墨篩上物的處理方法，包括步驟：

7.(1)將石墨篩上物物料進(jìn)行混捏，得到物料a；

8.(2)將所述物料a進(jìn)行第一次篩分，取篩上物，采用分散機(jī)對(duì)其進(jìn)行分散解聚，獲得物料b，其中，所述分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-400r/min，分散解聚的時(shí)間為10-90min；

9.(3)將所述物料b進(jìn)行第二次篩分，取篩下物。

10.本發(fā)明的石墨篩上物的處理方法，將石墨篩上物物料進(jìn)依次進(jìn)行混捏、第一次篩分、分散解聚和第二次篩分處理，先通過混捏獲得粒徑分布均勻的粉體材料，然后進(jìn)行第一次篩分，獲取合適的粒徑，避免大粒徑物料由于過長(zhǎng)的擴(kuò)散時(shí)間不能直接用于鋰離子負(fù)極材料，尤其是通過分散解聚以降低其粒度，形貌變得更加規(guī)整，比表面積僅有輕微增加，說

明由二次顆粒再次團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)被分散，而物料表面或無定形碳包覆層并沒有被破壞，不會(huì)產(chǎn)生由物料表面缺陷或無定型碳包覆層破壞導(dǎo)致的比表面積增加和電化學(xué)性能惡化的情形。用其作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有優(yōu)良的放電比容量和首效。

11.在一些實(shí)施例中，所述石墨篩上物物料的粒徑d50為6-25μm。

12.在一些實(shí)施例中，所述第一次篩分采用100-500目篩。

13.在一些實(shí)施例中，所述分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-350r/min，分散解聚的時(shí)間為20-60min。

14.在一些實(shí)施例中，所述第二次篩分采用100-500目篩。

15.在一些實(shí)施例中，所述混捏采用混捏機(jī)進(jìn)行，混捏時(shí)間為10-100min，所述混捏機(jī)的攪拌頻率為2-15hz。

16.相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種人造石墨，采用上述的石墨篩上物的處理方法制得。

17.相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種該人造石墨應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料。

18.本發(fā)明的有益效果有：

19.(1)本發(fā)明石墨篩上物的處理方法中，分散解聚能獲得更溫和更細(xì)致的分散效果，可防止粉體分散過度，幾乎不會(huì)損壞粒子表面形貌，且不采用碳包覆工藝；

20.(2)本發(fā)明的人造石墨，具有較小的比表面積，作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有優(yōu)良的放電比容量和首效，降低人造石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)成本，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。

21.(3)通過第二次篩分，過篩率高，可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

22.(4)本發(fā)明石墨篩上物的處理方法制備的人造石墨，比表面積僅有輕微增加，形貌規(guī)整，二次顆粒再次團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)被分散，而表面結(jié)構(gòu)和無定形碳包覆層基本沒有被破壞；性質(zhì)穩(wěn)定，無批次之間的差異，應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，擁有較高的放電比容量和首效。

附圖說明

23.圖1為本發(fā)明實(shí)施例3的物料a篩上物(二次顆粒團(tuán)聚物)的sem圖。

24.圖2為實(shí)施例3的物料a篩上物經(jīng)分散解聚后產(chǎn)物(物料b)的sem圖。

具體實(shí)施方式

25.以下所述是本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明實(shí)施例原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍。

26.一實(shí)施方式的石墨篩上物的處理方法，包括步驟：

27.(1)將石墨篩上物物料進(jìn)行混捏，得到物料a；

28.(2)將物料a進(jìn)行第一次篩分，取篩上物，采用分散機(jī)對(duì)其進(jìn)行分散解聚，獲得物料b，其中，分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-400r/min，分散解聚的時(shí)間為10-90min；

29.(3)將物料b進(jìn)行第二次篩分，取篩下物，得到人造石墨。

30.可以理解的是，本發(fā)明的石墨篩上物的處理方法，將石墨篩上物物料進(jìn)依次進(jìn)行混捏、第一次篩分、分散解聚和第二次篩分處理，先通過混捏獲得粒徑分布均勻的粉體材料，然后進(jìn)行第一次篩分，獲取合適的粒徑，避免大粒徑物料由于過長(zhǎng)的擴(kuò)散時(shí)間不能直接用于鋰離子負(fù)極材料，尤其是通過分散解聚以降低其粒度，形貌變得更加規(guī)整，比表面積僅

有輕微增加，說明由二次顆粒再次團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)被分散，而物料表面或無定形碳包覆層并沒有被破壞，不會(huì)產(chǎn)生由物料表面缺陷或無定型碳包覆層破壞導(dǎo)致的比表面積增加和電化學(xué)性能惡化的情形。用其作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有優(yōu)良的放電比容量和首效。

31.在一些實(shí)施方式中，石墨篩上物物料可選為但不限于人造石墨、人造石墨碳包覆后的產(chǎn)品、人造石墨與其碳包覆的產(chǎn)品的混合物。

32.在一些實(shí)施方式中，石墨篩上物物料的粒徑d50為6-25μm。作為示例，石墨篩上物物料的粒徑d50為6μm、10μm、14μm、18μm、22μm、25μm，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。優(yōu)選的實(shí)施例中，石墨篩上物物料的粒徑d50為6-20μm。

33.在一些實(shí)施方式中，混捏采用混捏機(jī)進(jìn)行，混捏時(shí)間為10-100min，混捏機(jī)的攪拌頻率為2-15hz。優(yōu)選的實(shí)施例中，混捏機(jī)的攪拌頻率為6-15hz，混捏時(shí)間為20-70min。

34.在一些實(shí)施方式中，第一次篩分采用篩分機(jī)進(jìn)行，具體地，第一次篩分采用100-500目篩。作為示例，第一次篩分采用但不限于100目篩、200目篩、300目篩、400目篩、500目篩，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。優(yōu)選的實(shí)施例中，第一次篩分采用325-500目篩，避免大粒徑物料因粒徑過大，導(dǎo)致過長(zhǎng)的擴(kuò)散時(shí)間不能直接用于鋰離子負(fù)極材料。

35.在一些實(shí)施方式中，分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-400r/min，分散解聚的時(shí)間為10-90min，作為示例，分散機(jī)的轉(zhuǎn)速可為但不限于100r/min、200r/min、300r/min、400r/min，應(yīng)該理解的是，較快的轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致人造石墨材料表面或無定形碳包覆層被破壞，表面露出更多表面，該人造石墨裸露部分與電解液接觸，對(duì)電化學(xué)性能造成不利影響，而較慢的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)不了所需效果。作為示例，分散解聚的時(shí)間可為但不限于10min、30min、60min、90min。優(yōu)選的實(shí)施例中，分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-350r/min，分散解聚的時(shí)間為20-60min。

36.在一些實(shí)施方式中，第二次篩分采用100-500目篩。作為示例，第二次篩分采用但不限于100目篩、200目篩、300目篩、400目篩、500目篩，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。優(yōu)選的實(shí)施例中，第二次篩分采用325-500目篩。

37.采用上述的石墨篩上物的處理方法制得的人造石墨，具有較小的比表面積，將該人造石墨應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，具有優(yōu)良的放電比容量和首效，降低人造石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)成本，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。

38.為更好地說明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。需說明的是，下述實(shí)施方法是對(duì)本發(fā)明做的進(jìn)一步解釋說明，不應(yīng)當(dāng)作為對(duì)本發(fā)明的限制。

39.實(shí)施例1

40.石墨篩上物的處理方法，包括步驟：

41.(1)將人造石墨經(jīng)過碳包覆的核-殼材料作為原材料(記作原料a)，原料a的粒徑d50＝8.3-9.6μm，比表面積為1.55-1.63g/cm2，對(duì)原料a采用混捏機(jī)進(jìn)行混捏，混捏時(shí)間為80min，混捏機(jī)的攪拌頻率為12hz，得到物料a；

42.(2)將物料a采用篩分機(jī)進(jìn)行第一次篩分，所用的篩為400目，取篩上物，篩上物的粒徑d50＝16.9-17.8μm，d

max

≤85μm，比表面積為1.57-1.63g/cm2；

43.(3)采用分散機(jī)對(duì)步驟(2)所得篩上物進(jìn)行分散解聚，獲得物料b，其中，分散機(jī)的

1.19g/cm3。

63.實(shí)施例5

64.石墨篩上物的處理方法，包括步驟：

65.(1)將人造石墨與人造石墨碳包覆的混合物原材料作為原材料(記作原料e)，原料e的粒徑d50＝8.8-9.1μm，比表面積為1.69-1.72g/cm2，對(duì)原料a采用混捏機(jī)進(jìn)行混捏，混捏時(shí)間為70min，混捏機(jī)的攪拌頻率為10hz，得到物料a；

66.(2)將物料a采用篩分機(jī)進(jìn)行第一次篩分，所用的篩為450目，取篩上物，篩上物的粒徑d50＝15.7-16.6μm，d

max

≤88μm，比表面積為1.58-1.62g/cm2；

67.(3)采用分散機(jī)對(duì)步驟(2)所得篩上物進(jìn)行分散解聚，獲得物料b，其中，分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為300r/min，分散解聚的時(shí)間為30min；

68.(4)將物料b采用篩分機(jī)進(jìn)行第二次篩分，所用的篩為450目，取篩下物，經(jīng)檢測(cè)，篩下物粒徑d50＝7.3-8.2μm，d

max

≤26μm，比表面積為1.83-1.92g/cm2，振實(shí)密度為1.10-1.15g/cm3。

69.對(duì)比例1

70.該對(duì)比例與實(shí)施例2的處理方法基本相同，不同在于，該對(duì)比例在步驟(3)中分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為500r/min，其余均與實(shí)施例2相同，在此不進(jìn)行闡述。

71.對(duì)比例2

72.該對(duì)比例與實(shí)施例2的處理方法基本相同，不同在于，該對(duì)比例在步驟(3)中分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為50r/min，其余均與實(shí)施例2相同，在此不進(jìn)行闡述。

73.將實(shí)施例1-5及對(duì)比例1-2得到的篩下物(即人造石墨)進(jìn)行半電池電化學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果如表1所示。

74.將所制備的人造石墨(95％)作為負(fù)極材料活性物質(zhì)、乙炔黑(2％)作為導(dǎo)電劑、羧甲基纖維素鈉(cmc)(3％)作為粘合劑，一起混合均勻并涂覆在銅箔上制備負(fù)極。電極在120℃下真空下干燥6小時(shí)，然后在室溫下輥壓，活性物質(zhì)的質(zhì)量載荷為1.5mg/cm2。以鋰金屬作為對(duì)電極，在充滿氬氣的布勞恩手套箱中進(jìn)行電池的組裝。電解液由1m lipf6溶液加入1：1(w/w)碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二甲酯(dmc)組成。半電池藍(lán)電電池測(cè)試柜進(jìn)行，充放電電位為0.02-2.0v。試驗(yàn)溫度為25℃，充放電速率為0.1c。

75.表1性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果

[0076][0077]

從表1的數(shù)據(jù)可知，實(shí)施例1-5采用本發(fā)明石墨篩上物的處理方法制得的人造石墨，比表面積僅有輕微增加，說明由二次顆粒再次團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)被分散，而物料表面或無定形碳包覆層并沒有被破壞，作為負(fù)極材料活性物質(zhì)，具有優(yōu)良的放電比容量和首效，而對(duì)比例1因轉(zhuǎn)速較大，導(dǎo)致人造石墨材料表面或無定形碳包覆層被破壞，人造石墨裸露更多表面，與電解液接觸會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)性能下降，對(duì)比例2因轉(zhuǎn)速較小，作用不明顯，效果不理想。

[0078]

圖1和圖2分別展示實(shí)施例3物料a篩上物(二次顆粒團(tuán)聚物)和物料a篩上物經(jīng)分散解聚后產(chǎn)物(物料b)的sem圖。通過圖1-圖2可知，較物料a而言，物料b表面光滑，說明經(jīng)分散解聚后的物料b表面基本沒有被破壞。

[0079]

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是也并不僅限于實(shí)施例中所列，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。技術(shù)特征：

1.石墨篩上物的處理方法，其特征在于，包括步驟：(1)將石墨篩上物物料進(jìn)行混捏，得到物料a；(2)將所述物料a進(jìn)行第一次篩分，取篩上物，采用分散機(jī)對(duì)其進(jìn)行分散解聚，獲得物料b，其中，所述分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-400r/min，分散解聚的時(shí)間為10-90min；(3)將所述物料b進(jìn)行第二次篩分，取篩下物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述石墨篩上物物料的粒徑d50為6-25μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述第一次篩分采用100-500目篩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-350r/min，分散解聚的時(shí)間為20-60min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述第二次篩分采用100-500目篩。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述第二次篩分采用325-500目篩。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述混捏采用混捏機(jī)進(jìn)行，混捏時(shí)間為10-100min，所述混捏機(jī)的攪拌頻率為2-15hz。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨篩上物的處理方法，其特征在于，所述石墨篩上物物料選為人造石墨、人造石墨碳包覆后的產(chǎn)品或人造石墨與其碳包覆的產(chǎn)品的混合物。9.人造石墨，其特征在于，采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的石墨篩上物的處理方法制得。10.如權(quán)利要求9所述的人造石墨應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供石墨篩上物的處理方法、人造石墨及應(yīng)用，該處理方法包括步驟：(1)將石墨篩上物物料進(jìn)行混捏，得到物料A；(2)將所述物料A進(jìn)行第一次篩分，取篩上物，采用分散機(jī)對(duì)其進(jìn)行分散解聚，獲得物料B，其中，所述分散機(jī)的轉(zhuǎn)速為100-400r/min，分散解聚的時(shí)間為10-90min；(3)將所述物料B進(jìn)行第二次篩分，取篩下物。通過本發(fā)明的處理方法能夠制得粒徑減小的人造石墨，對(duì)物料表面或無定形碳包覆層并沒有被破壞，不會(huì)產(chǎn)生由物料表面缺陷或無定型碳包覆層破壞導(dǎo)致的比表面積增加和電化學(xué)性能惡化的情形，將其作為鋰離子電池負(fù)極材料，具有優(yōu)良的放電比容量和首效。的放電比容量和首效。的放電比容量和首效。

技術(shù)研發(fā)人員：張亞男 潘雙喜 葉昱昕 仰韻霖

受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東凱金新能源科技股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.16

技術(shù)公布日：2023/4/17