1.本發(fā)明涉及一種人造石墨材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.全球正在加速?gòu)娜加蛙囅螂妱?dòng)汽車轉(zhuǎn)型，新能源汽車的市場(chǎng)需求越來(lái)越大。遠(yuǎn)瞻動(dòng)力汽車領(lǐng)域的未來(lái)，新能源市場(chǎng)正向高能量密度、大功率快充的方向發(fā)展。鋰離子電池因其具有輸出電壓高，循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用于新能源汽車。鋰離子電池的主要負(fù)極材料為高度規(guī)整的石墨。石墨按照來(lái)源分為天然石墨和人造石墨。天然石墨由于其自身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致循環(huán)壽命和快充性能較差，難以滿足鋰離子電池性能需求。因此，鋰離子電池級(jí)石墨一般為人造石墨。鋰離子電池級(jí)石墨市場(chǎng)主體為人造石墨材料，采用焦炭作為初始原料，結(jié)合整形、包覆造粒、高溫石墨化等工藝，賦予鋰離子電池優(yōu)異的能量密度、循環(huán)壽命和快充性能。

3.現(xiàn)有技術(shù)量產(chǎn)的高端人造石墨負(fù)極材料主要依靠高品質(zhì)的針狀焦、煅后焦，原料品質(zhì)對(duì)性能影響的占比大?，F(xiàn)有技術(shù)量產(chǎn)的高壓實(shí)密度的人造石墨負(fù)極材料生產(chǎn)主要依靠高溫石墨化工藝處理，其能耗成本高，碳排放量大?，F(xiàn)有技術(shù)的限制下，能量密度的里程焦慮以及大功率快充帶來(lái)的安全隱患和損傷電池方面還有待技術(shù)攻克。因此，高性能鋰離子電池用人造石墨負(fù)極材料的開(kāi)發(fā)對(duì)于新能源市場(chǎng)的發(fā)展和突破具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的人造石墨材料的能量密度與功率密度不可調(diào)和兼顧的技術(shù)矛盾，從而提供了一種人造石墨材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的人造石墨材料實(shí)現(xiàn)了高壓實(shí)密度和高倍率快充性能的同步設(shè)計(jì)，可以兼具高的能量密度與功率密度，有效提升了人造石墨材料的綜合性能優(yōu)異。并且，本發(fā)明的制備方法大幅度降低了能源消耗和碳排放量，有效降低了工藝成本。

5.本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題。

6.本發(fā)明提供一種人造石墨材料的制備方法，其包括以下步驟：

7.s1、將焦炭進(jìn)行煅燒、粉碎，得到焦炭粉體；其中，所述煅燒的溫度為450-1200℃；

8.s2、將所述焦炭粉體進(jìn)行結(jié)構(gòu)定型處理，得到人造石墨生料；

9.s3、將所述人造石墨生料進(jìn)行石墨化處理。

10.本發(fā)明中，步驟s1中，所述焦炭可為本領(lǐng)域常規(guī)。按照原料工藝，所述焦炭可為石油焦、煤焦和瀝青焦的一種或多種。按照顯微結(jié)構(gòu)，所述焦炭可為非針焦和/或針狀焦。所述焦炭較佳地為石油非針焦和/或石油針狀焦。

11.步驟s1中，所述煅燒能夠促進(jìn)焦炭的微晶結(jié)構(gòu)發(fā)育，提升材料的壓實(shí)密度。但是煅燒溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致焦炭的硬度增大，影響材料粉碎后的顆粒形貌和振實(shí)密度指標(biāo)；同時(shí)，在過(guò)高溫度下煅燒還會(huì)導(dǎo)致人造石墨材料的配向性增大，導(dǎo)致快充性能降低。在合適溫度下煅燒，既能夠有效保障材料微晶發(fā)育改善壓實(shí)密度，還能夠保障人造石墨材料的振實(shí)密

度和快充性能。

12.步驟s1中，所述煅燒的溫度較佳地為600-1100℃，例如650℃或1000℃。

13.步驟s1中，所述煅燒可在本領(lǐng)域常規(guī)的熱處理設(shè)備中進(jìn)行。所述熱處理設(shè)備可為罐式爐、隧道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯或箱式爐。

14.步驟s1中，所述粉碎可采用本領(lǐng)域常規(guī)的機(jī)械破碎設(shè)備進(jìn)行粉碎。所述機(jī)械破碎設(shè)備較佳地為輥壓磨。

15.步驟s1中，所述焦炭粉體的粒徑可為4-18μm，較佳地為8-15μm，更佳地為8-9μm或9-10μm。

16.本發(fā)明中，步驟s2中，所述結(jié)構(gòu)定型處理可根據(jù)產(chǎn)品的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行。所述人造石墨生料的結(jié)構(gòu)可為單顆粒結(jié)構(gòu)、二次顆粒結(jié)構(gòu)、或者單顆粒與二次顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu)。

17.當(dāng)所述人造石墨生料的結(jié)構(gòu)為單顆粒結(jié)構(gòu)時(shí)，所述結(jié)構(gòu)定型處理的操作可包括：將所述焦炭粉體預(yù)石墨化處理。其中，所述預(yù)石墨化處理的溫度較佳地為900-1200℃，例如1200℃。所述預(yù)石墨化處理可在本領(lǐng)域常規(guī)的熱處理設(shè)備中進(jìn)行，所述熱處理設(shè)備可為罐式爐、隧道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯或箱式爐。

18.當(dāng)所述人造石墨生料的結(jié)構(gòu)為二次顆粒結(jié)構(gòu)時(shí)，所述結(jié)構(gòu)定型處理的操作可包括：將混合料攪拌加熱，所述混合料包括所述焦炭粉體和瀝青。該操作可實(shí)現(xiàn)瀝青對(duì)焦炭粉體的表面包覆和交聯(lián)固化，得到粘接型二次顆粒結(jié)構(gòu)的人造石墨生料。

19.其中，所述焦炭粉體和所述瀝青的質(zhì)量比較佳地為100：(8-20)，例如100:12。

20.其中，所述瀝青的軟化點(diǎn)較佳地為150-300℃，例如250℃。

21.其中，所述攪拌加熱可在本領(lǐng)域常規(guī)的可實(shí)現(xiàn)攪拌加熱的設(shè)備中進(jìn)行，例如臥式釜或者回轉(zhuǎn)窯。所述加熱的溫度較佳地為450-700℃，例如650℃。所述加熱的時(shí)間較佳地為120-480min，例如300min。

22.本發(fā)明中，步驟s3中，所述石墨化處理的溫度較佳地為2600-3000℃，例如2800℃。

23.步驟s3中，所述石墨化處理可在本領(lǐng)域常規(guī)的石墨化爐中進(jìn)行。所述石墨化爐按照設(shè)備結(jié)構(gòu)可以為連續(xù)式石墨化爐、坩堝式石墨化爐或廂體式石墨化爐。

24.步驟s3中，在所述石墨化處理之后較佳地還包括混料、除磁和篩分。

25.本發(fā)明中，可選地，所述人造石墨材料的制備方法還包括：

26.s4、將步驟s3得到的物料進(jìn)行碳包覆處理。

27.步驟s4中，所述碳包覆處理可采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法進(jìn)行，一般的操作包括：將步驟s3得到的物料與碳包覆劑混合，熱處理，碳化。

28.其中，所述碳包覆劑可為瀝青或者大分子聚合物；較佳地為瀝青。其中，所述瀝青的軟化點(diǎn)較佳地為150-300℃，例如250℃。當(dāng)所述碳包覆劑為瀝青時(shí)，步驟s3得到的物料與所述瀝青的質(zhì)量比較佳地為100：(2-7)，例如100:3.5。

29.其中，所述熱處理可在本領(lǐng)域常規(guī)的熱處理設(shè)備中進(jìn)行，例如臥式釜或者回轉(zhuǎn)窯。所述熱處理的溫度較佳地為450-650℃。所述熱處理的時(shí)間較佳地為200-300min。

30.其中，所述碳化可采用本領(lǐng)域常規(guī)的方法在本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備中進(jìn)行。所述碳化的設(shè)備例如可為輥道窯。所述碳化的溫度較佳地為900-1200℃，例如1150℃。

31.步驟s4中，在所述碳包覆處理之后較佳地還包括混料、除磁和篩分。

32.本發(fā)明還提供一種人造石墨材料，其根據(jù)所述人造石墨材料的制備方法制得。

33.本發(fā)明還提供一種電極，其包括所述人造石墨材料。

34.本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，其電極包括所述人造石墨材料。

35.本發(fā)明中，所述電極較佳地為負(fù)極。

36.本發(fā)明還提供一種所述人造石墨材料作為電極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。其中，所述電極材料較佳地為負(fù)極材料。

37.在符合本領(lǐng)域常識(shí)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(shí)例。

38.本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

39.本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

40.本發(fā)明突破了現(xiàn)有石墨化工藝技術(shù)路線，創(chuàng)造性地采用原材料焦炭煅燒工藝，結(jié)合石墨化控溫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了人造石墨材料的高壓實(shí)密度與快充雙性能雙向同步設(shè)計(jì)，有效提升了人造石墨材料的綜合性能。

41.采用本發(fā)明工藝，實(shí)現(xiàn)了用低品質(zhì)的普通焦炭打造高端人造石墨產(chǎn)品。本發(fā)明通過(guò)原材料焦炭煅燒工藝促進(jìn)了石墨的微晶發(fā)育，可以減少低品質(zhì)的焦炭的品質(zhì)缺陷，顯著提升相同石墨化工藝條件下的人造石墨負(fù)極粉體壓實(shí)密度指標(biāo)；利用石墨化控溫技術(shù)可控調(diào)控人造石墨的石墨化度，可以通過(guò)在相對(duì)較低溫度下石墨化賦予了材料低石墨化度(石墨化度低，快充性能好)和優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能。

42.本發(fā)明將焦炭煅燒工藝和石墨化工藝相結(jié)合，可以在較低溫石墨化條件下，實(shí)現(xiàn)高壓實(shí)密度兼顧快充人造性能的人造石墨材料的生產(chǎn)加工(市場(chǎng)上追求高壓實(shí)密度一般都需要高于3000℃的高溫石墨化)，可以大幅度降低石墨化工序的能源消耗和碳排放量，在實(shí)現(xiàn)高性能設(shè)計(jì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低能耗、低碳排放的綠色生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

43.圖1為本發(fā)明實(shí)施例1采用的國(guó)產(chǎn)普通石油焦偏光顯微鏡圖。

44.圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的人造石墨材料的sem圖。

45.圖3為本發(fā)明對(duì)比例1的人造石墨材料的sem圖。

46.圖4為本發(fā)明對(duì)比例2的人造石墨材料的sem圖。

47.圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的人造石墨材料的sem圖。

48.圖6為本發(fā)明對(duì)比例3的人造石墨材料的sem圖。

49.圖7為本發(fā)明對(duì)比例4的人造石墨材料的sem圖。

50.圖8為本發(fā)明對(duì)比例5的人造石墨材料的sem圖。

具體實(shí)施方式

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

52.實(shí)施例1

53.一種人造石墨材料的制備方法，其包括以下步驟：

54.s1、(1)采用國(guó)產(chǎn)普通石油非針焦，利用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行1000℃煅燒處理；

55.(2)煅燒后物料采用輥壓磨磨粉處理，得到粒徑為8-9μm的焦炭粉體；

56.s2、將焦炭粉體和軟化點(diǎn)為250℃的瀝青按照100：12的質(zhì)量比進(jìn)行混合，然后在650℃的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行攪拌加熱，加熱時(shí)間為300min，實(shí)現(xiàn)瀝青對(duì)焦炭粉體的表面包覆和交聯(lián)固化，得到粘接型二次顆粒結(jié)構(gòu)的人造石墨生料；

57.s3、在廂體式石墨化爐中在3000℃下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分；

58.s4、將步驟s3得到的物料與軟化點(diǎn)250℃的瀝青按照質(zhì)量比100：3.5混合均勻，在臥式釜進(jìn)行650℃的熱處理，熱處理的時(shí)間為300min；將表面瀝青包覆后的物料在輥道窯熱處理碳化，處理溫度設(shè)定為1150℃，得到碳化半成品；將碳化半成品進(jìn)行混料、除磁、篩分，得到人造石墨材料。

59.對(duì)比例1

60.采用實(shí)施例1的國(guó)產(chǎn)普通石油非針焦，不經(jīng)過(guò)煅燒(步驟s1-(1))，直接按照實(shí)施例1的步驟s1-(2)至s4進(jìn)行制備，得到人造石墨材料。

61.對(duì)比例2

62.采用國(guó)產(chǎn)煅后石油針狀焦(煅后石油針狀焦為電極行業(yè)應(yīng)用，是石油針狀焦經(jīng)過(guò)煅燒，煅燒溫度為1300℃)，不經(jīng)過(guò)煅燒(步驟s1-(1))，直接按照實(shí)施例1的步驟s1-(2)至s4進(jìn)行制備，得到人造石墨材料。

63.實(shí)施例2

64.一種人造石墨材料的制備方法，其包括以下步驟：

65.s1、(1)采用國(guó)產(chǎn)石油針狀焦，利用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行650℃煅燒處理；

66.(2)煅燒后物料采用輥壓磨磨粉處理，得到粒徑為9-10μm的焦炭粉體；

67.s2、將焦炭粉體在1200℃的回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行預(yù)石墨化處理，得到單顆粒結(jié)構(gòu)的人造石墨生料；

68.s3、在連續(xù)式石墨化爐中在2800℃下進(jìn)行石墨化處理，混料、除磁和篩分，得到人造石墨材料。

69.對(duì)比例3

70.采用實(shí)施例2的國(guó)產(chǎn)石油針狀焦，不經(jīng)過(guò)煅燒(步驟s1-(1))，直接按照實(shí)施例2的步驟s1-(2)至s3進(jìn)行制備，不同之處還在于步驟s3中在箱式石墨化爐中在3200℃下進(jìn)行石墨化處理，得到人造石墨材料。

71.對(duì)比例4

72.采用實(shí)施例2的國(guó)產(chǎn)石油針狀焦，不經(jīng)過(guò)煅燒(步驟s1-(1))，直接按照實(shí)施例2的步驟s1-(2)至s3進(jìn)行制備，得到人造石墨材料。

73.對(duì)比例5

74.采用國(guó)產(chǎn)煅后石油針狀焦(煅后石油針狀焦為電極行業(yè)應(yīng)用，是石油針焦經(jīng)過(guò)煅燒，煅燒溫度為1300℃)，不經(jīng)過(guò)煅燒(步驟s1-(1))，直接按照實(shí)施例2的步驟s1-(2)至s3進(jìn)行制備，得到人造石墨材料。

75.效果實(shí)施例

76.1、人造石墨材料的形貌表征

77.采用偏光顯微鏡(axio imager 2，蔡司公司)對(duì)實(shí)施例1中采用的國(guó)產(chǎn)普通石油非

針焦進(jìn)行表征，結(jié)果如圖1所示。

78.采用掃描電子顯微鏡(sigma300，蔡司公司)對(duì)實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1-5中的人造石墨材料進(jìn)行表征，得到的sem圖如圖2-8所示。

79.2、人造石墨材料的物理性能表征

80.(1)壓實(shí)密度測(cè)試

81.使用電子天平分別稱取1.0000

±

0.0100g的實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1-5中的人造石墨材料粉體，采用電子壓力試驗(yàn)機(jī)(utm7305，深圳三思縱橫科技股份有限公司)分別測(cè)量不同壓力(0.3、0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0噸)下的粉末壓實(shí)密度數(shù)據(jù)，記錄5.0噸壓力值測(cè)試結(jié)果，如表1所示。

82.(2)振實(shí)密度測(cè)試

83.使用振實(shí)密度測(cè)試儀(autotap，anton paar)測(cè)試實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1-5中的人造石墨材料粉體的振實(shí)密度，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

84.(3)石墨化度測(cè)試

85.采用x-ray設(shè)備(d8 advance，bruker)，測(cè)試和表征實(shí)施例1和2以及對(duì)比例1-5中的人造石墨材料粉體的la、lc、石墨化度指標(biāo)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

86.3、電學(xué)性能測(cè)試

87.按照活性材料(人造石墨負(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(shí)密度1.60g/cc，組裝成為扣式電池，靜置10h；以鋰片作為對(duì)電極，電解液配方為ec:emc:dmc＝1:1:1,+1.0％vc。利用land電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)組裝完成的電池進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件為電壓區(qū)間0.01-2.0v。記錄首次脫鋰容量和首次庫(kù)倫效率，以及3.0c倍率下嵌鋰保持率，結(jié)果如表1所示。

88.表1

[0089][0090]

如表1所示，按照本發(fā)明的工藝制備的實(shí)施例1樣品的壓實(shí)密度可以達(dá)到1.910g/cc，容量為355.5mah/g，而相同原料的對(duì)比例1樣品未按照本發(fā)明工藝處理，壓實(shí)密度為1.830/cc，容量為348.1mah/g，均低于實(shí)施例1。

[0091]

對(duì)比例2采用國(guó)產(chǎn)煅后石油針狀焦，壓實(shí)密度為1.911g/cc，容量為356.0mah/g，與

實(shí)施例1相近；3.0c倍率保持率為21.1％，低于實(shí)施例1。這一結(jié)果表明，本發(fā)明工藝可以實(shí)現(xiàn)采用低成本的普通石油非針焦達(dá)到高品質(zhì)的煅后石油針狀焦的壓實(shí)密度和容量指標(biāo)，并且本發(fā)明的煅燒溫度得到的產(chǎn)品3.0c倍率保持率比對(duì)比例2的煅燒石油針焦性能有優(yōu)勢(shì)，即本發(fā)明具有更好的快充性能。

[0092]

實(shí)施例2采用石油針狀焦為原料，采用650℃煅燒和低溫石墨化工藝(2800℃)結(jié)合，壓實(shí)密度為1.81g/cc，容量為349.0mah/g，3.0c倍率保持率為25.2％。對(duì)比例3采用石油針狀焦不經(jīng)過(guò)煅燒，并進(jìn)行高溫3200℃高溫石墨化，壓實(shí)密度為1.82g/cc，容量為350.0mah/g，與實(shí)施例2相近；但是3.0c倍率保持率僅為17.8％，遠(yuǎn)低于實(shí)施例2。這一結(jié)果表明，本發(fā)明工藝通過(guò)煅燒和低溫石墨化相結(jié)合，可以賦予材料與高溫石墨化工藝相同的壓實(shí)密度和容量性能，并且本發(fā)明的產(chǎn)品3.0c倍率保持率高于對(duì)比例3，具有更好的快充性能。

[0093]

對(duì)比例4顯示，石油針狀焦未經(jīng)過(guò)650℃煅燒，低溫石墨化樣品壓實(shí)密度僅為1.73g/cc，容量?jī)H為334mah/g，均低于實(shí)施例2。

[0094]

對(duì)比例5采用煅后石油針狀焦進(jìn)行低溫石墨化工藝處理，壓實(shí)密度和容量指標(biāo)與本發(fā)明相近。但是煅后石油焦處理溫度高，粉碎困難導(dǎo)致形貌變差，振實(shí)密度為1.05g/cc，低于實(shí)施例2，對(duì)于電芯的加工性能相對(duì)較差。并且，煅后石油針狀焦的樣品3.0c倍率保持率為23.8％，低于實(shí)施例2，即實(shí)施例2在快充性能方面也具有優(yōu)勢(shì)。

[0095]

綜上，本發(fā)明工藝針對(duì)煅燒工藝和石墨化工藝的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)采用低成本普通非針焦達(dá)到高品質(zhì)的石油針狀焦和煅后焦的能量密度指標(biāo)，降低制造成本。并且，煅燒溫度和石墨化溫度的優(yōu)選，可以賦予材料更好的快充性能優(yōu)勢(shì)。

[0096]

需要說(shuō)明的是：以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所述的方案進(jìn)行修改，或者對(duì)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，包括以下步驟：s1、將焦炭進(jìn)行煅燒、粉碎，得到焦炭粉體；其中，所述煅燒的溫度為450-1200℃；s2、將所述焦炭粉體進(jìn)行結(jié)構(gòu)定型處理，得到人造石墨生料；s3、將所述人造石墨生料進(jìn)行石墨化處理。2.如權(quán)利要求1所述人造石墨材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述焦炭為石油焦、煤焦和瀝青焦的一種或多種；和/或，所述焦炭為非針焦和/或針狀焦；較佳地，所述焦炭為石油非針焦和/或石油針狀焦。3.如權(quán)利要求1所述人造石墨材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述煅燒的溫度為600-1100℃，例如650℃或1000℃；和/或，所述煅燒在熱處理設(shè)備中進(jìn)行，所述熱處理設(shè)備為罐式爐、隧道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯或箱式爐；和/或，所述粉碎采用機(jī)械破碎設(shè)備進(jìn)行粉碎，所述機(jī)械破碎設(shè)備為輥壓磨。4.如權(quán)利要求1所述人造石墨材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述焦炭粉體的粒徑為4-18μm，較佳地為8-15μm，更佳地為8-9μm或9-10μm。5.如權(quán)利要求1所述人造石墨材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述人造石墨生料的結(jié)構(gòu)為單顆粒結(jié)構(gòu)、二次顆粒結(jié)構(gòu)、或者單顆粒與二次顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述人造石墨生料的結(jié)構(gòu)為單顆粒結(jié)構(gòu)時(shí)，所述結(jié)構(gòu)定型處理的操作較佳地包括：將所述焦炭粉體預(yù)石墨化處理；較佳地，所述預(yù)石墨化處理的溫度為900-1200℃，例如1200℃；較佳地，所述預(yù)石墨化處理在熱處理設(shè)備中進(jìn)行，所述熱處理設(shè)備為罐式爐、隧道窯、梭式窯、回轉(zhuǎn)爐、回轉(zhuǎn)窯或箱式爐；當(dāng)所述人造石墨生料的結(jié)構(gòu)為二次顆粒結(jié)構(gòu)時(shí)，所述結(jié)構(gòu)定型處理的操作較佳地包括：將混合料攪拌加熱，所述混合料包括所述焦炭粉體和瀝青；較佳地，所述焦炭粉體和所述瀝青的質(zhì)量比為100：(8-20)，例如100:12；其中，所述瀝青的軟化點(diǎn)較佳地為150-300℃，例如250℃；較佳地，所述攪拌加熱在攪拌加熱的設(shè)備中進(jìn)行，所述攪拌加熱的設(shè)備為臥式釜或者回轉(zhuǎn)窯；較佳地，所述加熱的溫度為450-700℃，例如650℃；較佳地，所述加熱的時(shí)間為120-480min，例如300min。6.如權(quán)利要求1所述人造石墨材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述石墨化處理的溫度為2600-3000℃，例如2800℃；和/或，所述石墨化處理在石墨化爐中進(jìn)行，所述石墨化爐較佳地為連續(xù)式石墨化爐、坩堝式石墨化爐或廂體式石墨化爐；和/或，在所述石墨化處理之后包括混料、除磁和篩分。7.如權(quán)利要求1所述人造石墨材料的制備方法，其特征在于，所述人造石墨材料的制備方法還包括：s4、將步驟s3得到的物料進(jìn)行碳包覆處理；所述碳包覆處理是將步驟s3得到的物料與碳包覆劑混合，熱處理，碳化；較佳地，所述碳包覆劑為瀝青或者大分子聚合物，更佳地為瀝青，其中，所述瀝青的軟

化點(diǎn)較佳地為150-300℃，例如250℃；當(dāng)所述碳包覆劑為瀝青時(shí)，步驟s3得到的物料與所述瀝青的質(zhì)量比較佳地為100：(2-7)，例如100:3.5；較佳地，所述熱處理在熱處理設(shè)備中進(jìn)行，所述熱處理設(shè)備為臥式釜或者回轉(zhuǎn)窯；較佳地，所述熱處理的溫度為450-650℃；較佳地，所述熱處理的時(shí)間為200-300min；較佳地，所述碳化的設(shè)備為輥道窯；較佳地，所述碳化的溫度為900-1200℃，例如1150℃；較佳地，在所述碳包覆處理之后還包括混料、除磁和篩分。8.一種人造石墨材料，其特征在于，所述人造石墨材料由如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的人造石墨材料的制備方法制得。9.一種如權(quán)利要求8所述的人造石墨材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池的負(fù)極材料為如權(quán)利要求8所述的人造石墨材料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種人造石墨材料及其制備方法和應(yīng)用。所述人造石墨材料的制備方法包括以下步驟：S1、將焦炭進(jìn)行煅燒、粉碎，得到焦炭粉體；其中，所述煅燒的溫度為450-1200℃；S2、將所述焦炭粉體進(jìn)行結(jié)構(gòu)定型處理，得到人造石墨生料；S3、將所述人造石墨生料進(jìn)行石墨化處理。本發(fā)明的人造石墨材料實(shí)現(xiàn)了高壓實(shí)密度和高倍率快充性能的同步設(shè)計(jì)，可以兼具高的能量密度與功率密度，有效提升了人造石墨材料的綜合性能優(yōu)異。并且，本發(fā)明的制備方法大幅度降低了能源消耗和碳排放量，有效降低了工藝成本。本。本。

技術(shù)研發(fā)人員：張華 吳仙斌 喬永民 李虹 喬金 李富營(yíng) 苗榮榮

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：2022.03.15

技術(shù)公布日：2022/5/30