CN103066291A - 一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法 - Google Patents

一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103066291A
CN103066291A CN2012105959237A CN201210595923A CN103066291A CN 103066291 A CN103066291 A CN 103066291A CN 2012105959237 A CN2012105959237 A CN 2012105959237A CN 201210595923 A CN201210595923 A CN 201210595923A CN 103066291 A CN103066291 A CN 103066291A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crucible
graphitization
internal thermal
anode material
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105959237A
Other languages
English (en)
Inventor
路培中
于嗣东
贾庆远
陈敬全
杨旭
冯俊杰
赵东锋
娄卫江
吴振华
刘运平
吕红兵
程小可
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KAIFENG CARBON CO Ltd CHINA PINGMEI SHENMA GROUP
Original Assignee
KAIFENG CARBON CO Ltd CHINA PINGMEI SHENMA GROUP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KAIFENG CARBON CO Ltd CHINA PINGMEI SHENMA GROUP filed Critical KAIFENG CARBON CO Ltd CHINA PINGMEI SHENMA GROUP
Priority to CN2012105959237A priority Critical patent/CN103066291A/zh
Publication of CN103066291A publication Critical patent/CN103066291A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法，采用石墨化坩埚，将负极材料半成品填满坩埚并压实后将坩埚盖(4)拧紧，之后将坩埚水平放置在内热串接石墨化炉中，坩埚与坩埚之间通过柔性石墨环连接，整炉坩埚装好炉后，在坩埚上埋覆保温料，之后进行送电升温操作，升温曲线如下：室温～3200℃，升温速率5～8℃/min，升温结束后自然冷却降温，降温完成之后，石墨化操作结束。石墨化温度高，高的石墨化温度有利于减少负极材料的比表面积、提高材料的真密度以及提高首次充放电效率。原生产周期约15天，现在缩短为7天，同时能够降低产品在石墨化阶段的能耗。

Description

一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法
技术领域
本发明涉及锂电池负极材料的制备方法，尤其涉及的是一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法。
背景技术
市场石墨负极材料的生产技术主要有如下三种：
(1)球化天然石墨材料制备
通过粉碎、整形、除杂、沥青包覆、低温炭化、高温石墨化和筛分等技术制备的天然石墨负极材料，具有比表面积小不可逆容量低，比容量高、工艺加工性能好等优势。但是安全性能较差，随着人们对锂离子电池安全性能越来越重视，目前这类材料的需求平稳，预计增长幅度不大。国内BTR公司是球化天然石墨材料的主要供应商。
(2)石墨化中间相炭微球制备
通过沥青加热生成中间相炭微球、分离、洗涤、石墨化和筛分等技术制备的人造石墨负极材料，是国内最先产业化的负极材料。具有安全性能和倍率放电性能好等优点，现主要用于动力锂离子电池。但由于洗涤溶剂消耗量大和石墨化成本最高，容量低，不符合锂离子电池成本降低的大趋势，目前在日本已经停产，市场的总体需求呈现下降趋势。国内杉杉公司是石墨化中间相炭微球的主要供应商。
(3)人造石墨制备
人造石墨负极属于经过人工加热石墨化获得的负极材料，生产过程主要有如下三种：一是以半焦或焦炭为原料，经过粉碎分级、石墨化和筛分制备的负极材料，具有比表面积小不可逆容量低，由于石墨化程度不如天然石墨，破碎状人造石墨的可逆容量居中，成本居中，安全性能好等特点。随着对安全性能的日益重视，主要用于中高档手机锂离子电池和动力锂离子电池的生产，需求呈现上升趋势，是目前业内最看好的负极材料。二是将块状半焦或焦炭经过石墨化和粉碎筛分技术制备负极材料。由于与先粉碎筛分后石墨化的负极材料相比比表面积大，因此不可逆容量大，综合性能和经济指标在破碎状人造石墨中居中，特点不足，需求不大。三是以电炉炼钢的石墨电极加工过程中产生的石墨碎为原料，经粉碎分级制备负极材料，由于原料为副产物，因此该类材料成本最低，但存在比表面积大不可逆容量高，容量不高，原材料质量不稳定等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法。
本发明的技术方案如下：
一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法，采用石墨化坩埚，所述石墨化坩埚由坩埚筒体(1)及坩埚盖(4)组成，坩埚筒体(1)与坩埚盖(4)之间通过对接螺纹(2)进行连接，坩埚盖上设有1个排气孔(3)，用于排除在石墨化过程中产生的气体；先拧开坩埚盖(4)，将负极材料半成品填满坩埚并压实后将坩埚盖(4)拧紧，之后将坩埚水平放置在内热串接石墨化炉中，坩埚与坩埚之间通过柔性石墨环连接，整炉坩埚装好炉后，在坩埚上埋覆保温料，之后进行送电升温操作，升温曲线如下：室温～3200℃，升温速率5～8℃/min，升温结束后自然冷却降温，降温完成之后，石墨化操作结束。
按照上述工艺流程生产锂离子电池石墨负极材料，具有以下优点：
(1)石墨化温度高，现有技术一般在2500～2800℃，使用内热串接石墨化炉，可达到3200℃，高的石墨化温度有利于减少负极材料的比表面积、提高材料的真密度以及提高首次充放电效率(放电效率由92％提高到94％)。
(2)产量大，单炉产量能达到6～7吨。
(3)石墨化升温，由于负极材料由微粉组成，因此石墨化时不需要考虑气胀问题，且石墨坩埚设有气孔，产生的气体可快速排除，因此可以发挥内热串接石墨化炉的特点，采用较快的升温速度，缩短生产周期(原生产周期约15天，现在缩短为7天)，同时能够降低产品在石墨化阶段的能耗，每吨电耗约为10～12kwh/kg，比现有技术降低30～40％。
附图说明
图1所示为本发明方法的流程图；
图2为本发明所采用的石墨化坩埚的结构示意图；1--坩埚筒体，2--对接螺纹，3--排气孔，4--坩埚盖。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
参考图1，锂电池石墨负极材料制备的一般流程为：使用天然石墨或人造石墨为原料，经过破碎及整形处理，将石墨原料加工成D50为5～25μm的球形颗粒，并利用强酸(如HCl、HF、HNO3等)进行除杂处理，降低石墨中Si、Fe等磁性物质的含量，除杂之后为了降低石墨粉的比表面积，需要对石墨颗粒进行表面修饰，即人为的在石墨颗粒表面包覆一层炭质物质，但因在包覆过程中石墨粉易结块，因此需要进行筛分，将块状物料去除后进行高温热处理，即炭化处理和石墨化处理，石墨化处理之后即得到锂离子电池负极材料。
本发明主要利用内热串接石墨化炉化技术对负极材料进行石墨化，通过制备一种石墨化坩埚(图2所示)，石墨化坩埚由坩埚筒体1及坩埚盖4组成，坩埚筒体1与坩埚盖4之间通过对接螺纹2进行连接，坩埚盖上设有1个排气孔3，用于排除在石墨化过程中产生的气体。使用时，先拧开坩埚盖4，将负极材料半成品填满坩埚并压实后将坩埚盖4拧紧，之后将坩埚水平放置在内热串接石墨化炉中，坩埚与坩埚之间通过柔性石墨环连接，使接触紧密，降低接触电阻，整炉坩埚装好炉后，在坩埚上埋覆保温料，之后进行送电升温操作，升温曲线如下：室温～3200℃，升温速率5～8℃/min，升温结束后自然冷却降温，降温完成之后，石墨化操作结束。
按照上述工艺流程生产锂离子电池石墨负极材料，具有以下优点：
(1)石墨化温度高，现有技术一般在2500～2800℃，使用内热串接石墨化炉，可达到3200℃，高的石墨化温度有利于减少负极材料的比表面积、提高材料的真密度以及提高首次充放电效率(放电效率由92％提高到94％)。
(2)产量大，单炉产量能达到6～7吨。
(3)石墨化升温，由于负极材料由微粉组成，因此石墨化时不需要考虑气胀问题，且石墨坩埚设有气孔，产生的气体可快速排除，因此可以发挥内热串接石墨化炉的特点，采用较快的升温速度，缩短生产周期(原生产周期约15天，现在缩短为7天)，同时能够降低产品在石墨化阶段的能耗，每吨电耗约为10～12kwh/kg，比现有技术降低30～40％。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法，其特征在于，采用石墨化坩埚，所述石墨化坩埚由坩埚筒体(1)及坩埚盖(4)组成，坩埚筒体(1)与坩埚盖(4)之间通过对接螺纹(2)进行连接，坩埚盖上设有1个排气孔(3)，用于排除在石墨化过程中产生的气体；先拧开坩埚盖(4)，将负极材料半成品填满坩埚并压实后将坩埚盖(4)拧紧，之后将坩埚水平放置在内热串接石墨化炉中，坩埚与坩埚之间通过柔性石墨环连接，整炉坩埚装好炉后，在坩埚上埋覆保温料，之后进行送电升温操作，升温曲线如下：室温～3200℃，升温速率5～8℃/min，升温结束后自然冷却降温。
CN2012105959237A 2012-12-27 2012-12-27 一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法 Pending CN103066291A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105959237A CN103066291A (zh) 2012-12-27 2012-12-27 一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105959237A CN103066291A (zh) 2012-12-27 2012-12-27 一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103066291A true CN103066291A (zh) 2013-04-24

Family

ID=48108822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105959237A Pending CN103066291A (zh) 2012-12-27 2012-12-27 一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103066291A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103964423A (zh) * 2014-05-04 2014-08-06 郴州市三晶科贸有限公司 人造石墨负极材料内串石墨化生产方法及其石墨化炉
CN104915491A (zh) * 2015-06-03 2015-09-16 中国平煤神马集团开封炭素有限公司 一种计算和选择石墨电极本体与接头机械加工配合参数的方法
CN106981660A (zh) * 2017-05-18 2017-07-25 山东兴丰新能源科技有限公司 一种负极材料石墨化装坩埚的方法及振动装置
CN108946719A (zh) * 2018-08-30 2018-12-07 锦州大业炭素制品有限公司 生产石墨负极材料用方形石墨坩埚及加工方法
CN111661832A (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 四川启明星铝业有限责任公司 锂离子电池碳负极材料的炭化处理方法
CN113773673A (zh) * 2021-10-25 2021-12-10 江西威尔士科技发展有限公司 炭黑石墨化改性方法
CN116026143A (zh) * 2023-02-18 2023-04-28 湖南长宇科技发展有限公司 一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004011370A1 (ja) * 2002-07-30 2004-02-05 Jfe Chemical Corporation 複合黒鉛材料およびその製造方法、ならびにこれを用いた負極材料、負極およびリチウムイオン二次電池
CN2737808Y (zh) * 2004-08-30 2005-11-02 中国科学院福建物质结构研究所 带盖石墨坩埚
CN101066760A (zh) * 2007-05-29 2007-11-07 蔡洵 串接石墨化炉热处理石墨粉的方法及其石墨坩埚
CN101318648A (zh) * 2008-07-10 2008-12-10 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 石墨粉的制备方法及设备
CN201250102Y (zh) * 2008-05-12 2009-06-03 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 用于粉体石墨化的装置
US20090242849A1 (en) * 2005-12-05 2009-10-01 Showa Denko K.K. Graphite material, carbon material for battery electrode, and battery
JP2010135648A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Fuji Heavy Ind Ltd プレドープ型蓄電デバイス及びそれに使用する負極材料
CN102534763A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 山东天岳先进材料科技有限公司 一种物理气相沉积法生长大尺寸碳化硅单晶的石墨坩埚及其应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004011370A1 (ja) * 2002-07-30 2004-02-05 Jfe Chemical Corporation 複合黒鉛材料およびその製造方法、ならびにこれを用いた負極材料、負極およびリチウムイオン二次電池
CN2737808Y (zh) * 2004-08-30 2005-11-02 中国科学院福建物质结构研究所 带盖石墨坩埚
US20090242849A1 (en) * 2005-12-05 2009-10-01 Showa Denko K.K. Graphite material, carbon material for battery electrode, and battery
CN101066760A (zh) * 2007-05-29 2007-11-07 蔡洵 串接石墨化炉热处理石墨粉的方法及其石墨坩埚
CN201250102Y (zh) * 2008-05-12 2009-06-03 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 用于粉体石墨化的装置
CN101318648A (zh) * 2008-07-10 2008-12-10 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 石墨粉的制备方法及设备
JP2010135648A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Fuji Heavy Ind Ltd プレドープ型蓄電デバイス及びそれに使用する負極材料
CN102534763A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 山东天岳先进材料科技有限公司 一种物理气相沉积法生长大尺寸碳化硅单晶的石墨坩埚及其应用

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103964423A (zh) * 2014-05-04 2014-08-06 郴州市三晶科贸有限公司 人造石墨负极材料内串石墨化生产方法及其石墨化炉
CN104915491A (zh) * 2015-06-03 2015-09-16 中国平煤神马集团开封炭素有限公司 一种计算和选择石墨电极本体与接头机械加工配合参数的方法
CN104915491B (zh) * 2015-06-03 2019-03-12 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 一种计算和选择石墨电极本体与接头机械加工配合参数的方法
CN106981660A (zh) * 2017-05-18 2017-07-25 山东兴丰新能源科技有限公司 一种负极材料石墨化装坩埚的方法及振动装置
CN108946719A (zh) * 2018-08-30 2018-12-07 锦州大业炭素制品有限公司 生产石墨负极材料用方形石墨坩埚及加工方法
CN108946719B (zh) * 2018-08-30 2024-04-16 锦州大业炭素制品有限公司 生产石墨负极材料用方形石墨坩埚及加工方法
CN111661832A (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 四川启明星铝业有限责任公司 锂离子电池碳负极材料的炭化处理方法
CN113773673A (zh) * 2021-10-25 2021-12-10 江西威尔士科技发展有限公司 炭黑石墨化改性方法
CN116026143A (zh) * 2023-02-18 2023-04-28 湖南长宇科技发展有限公司 一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法
CN116026143B (zh) * 2023-02-18 2023-08-04 湖南长宇科技发展有限公司 一种锂电池负极材料炭化用复合坩埚及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103066291A (zh) 一种利用内热串接石墨化炉制备锂电池负极材料的方法
CN105428615B (zh) 一种改性人造石墨负极材料生产方法
CN106169582B (zh) 一种天然针焦复合石墨负极材料生产方法
CN104617275A (zh) 一种以含硅生物质为原料制备硅-碳复合物的方法和所制备得到的硅-碳复合物及其应用
CN108054357A (zh) 动力锂离子电池用煤基复合负极材料及其制备方法
CN101710632A (zh) 一种废旧锂离子电池阳极材料石墨的回收及修复方法
CN102569755B (zh) 一种锂离子电池用石墨类碳负极材料及其制备方法
CN108033447B (zh) 多孔生物质碳的制备方法、多孔生物质碳及应用
CN103066243A (zh) 一种锂离子动力电池用煤焦粉基负极材料及其制备方法
CN104143635A (zh) 一种人造石墨负极材料及其制备方法
CN103964423B (zh) 人造石墨负极材料内串石墨化生产方法及其石墨化炉
CN109704323A (zh) 一种电极材料及二次电池
CN107507979A (zh) 一种高振实人造石墨负极材料的制备方法
CN105845912A (zh) 一种以硅藻土为原料制备锂离子电池多孔硅二氧化钛复合负极材料的方法
CN110137449A (zh) 一种锂离子电池改性负极材料及其改性方法
CN110203923A (zh) 一种锂离子电池负极材料及其制备方法
CN103647043A (zh) 一种锂离子二次电池负极材料的制备方法
CN103346294A (zh) 人造石墨负极材料的制备方法
CN112582592B (zh) 一种高压实快充人造石墨材料及其制备方法
CN114180552B (zh) 一种石墨-c@c复合材料及其制备和在锂电池中的应用
CN109704324A (zh) 一种电极材料及二次电池
CN109244389A (zh) 一种利用硒石墨烯复合材料制备锂离子负极材料的方法
CN105623694B (zh) 一种中间相沥青焦的生产方法
CN108862238A (zh) 一种生物质废料菱角壳基硬炭及其制备方法和应用
CN108550841A (zh) 一种硬碳负极材料、其制备方法、锂离子电池及该电池的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130424