CN108101017A - 一种石油焦压型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石油焦压型工艺，包括步骤：晾晒、烘干、磨粉、预热、搅拌、预压、保压。利用本发明，通过将石油焦磨粉、挤压成型，实现了负极材料二次造粒的目的，进而使二次造粒后的负极材料能够形成更多的孔洞和通道，有利于锂在其中的嵌入‑脱嵌；同时，通过将石油焦磨粉压型后，可把成型的片状产品直接放置到石墨化炉中进行石墨化处理，进而可省去负极粉生产过程中用到的坩埚，进而节约了生产成本，并且可显著提高石油焦的石墨化度，使其石墨化度由90提高到93以上，进而提高负极材料的质量，增加产品的电容量。通过磨粉压型后的负极材料，其形貌优于不经过磨粉压型的负极材料，有利于满足市场对负极材料的高端需求。

Description

一种石油焦压型工艺
技术领域
本发明涉及石墨化工艺的技术领域，具体涉及一种石油焦压型工艺。
背景技术
锂离子电池与原有电池相比，以其能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等特点，在手机、笔记本电脑等方面已经迅速普及。随着各种产品对小型轻量及多功能、长时间驱动化的要求不断增加，产品对锂离子电池的容量要求也日益提高，目前锂离子电池容量的提高主要依赖于负极材料的发展和完善。因此，长期以来，提高锂离子电池负极材料的比容量、减少首次不可逆容量，改善倍率特性，一直是研究开发的重点。目前，对锂离子电池负极材料的研究较多有：碳材料、硅基材料、锡基材料、钛酸锂、过渡金属氧化物等。
锂离子电池用石墨类负极材料，一般是由天然石墨或石油焦或煤焦制备而成，其结构为碳原子按六方环状排列成层，具有良好的嵌锂性能。由于石油焦的生产方法简单，生产成本低，使得其使用较为普遍。石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，从外观上看，焦炭为形状不规则，大小不一的黑色块状(或颗粒)，有金属光泽，焦炭的颗粒具有多空隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt％以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。石油焦具有其特有的物理、化学性质及机械性质，本身是发热部分的不挥发性碳，石油焦的形态随制程、操作条件及进料性质的不同而有所差异。从石油焦工厂所生产的石油焦均称为生焦，含有一些未碳化的碳烃化合物的挥发份，生焦就可当做燃料级的石油焦，如果要做炼铝的阳极或炼钢用的电极，则需再经高温煅烧，使其完成碳化，降低挥发份至最少程度。
负极材料的生产过程中多需用到坩埚，生产成本较高；同时，为了提高负极材料产品质量，往往需要二次造粒，目前二处造粒的方法多为化学方法或添加辅料合成的方法，过程较为复杂，生产成本较高，不易实现。近年来，随着研究工作的不断深入，研究者发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞或通道等结构，有利于锂在其中的嵌入-脱嵌。
发明内容
本发明的目的在于，通过提供一种石油焦压型工艺，以达到负极材料二次造粒的目的，进而使二次造粒后的负极材料能够形成更多的孔洞和通道，有利于锂在其中的嵌入-脱嵌，同时，还可省去负极材料生产过程中用到的坩埚，降低生产成本。
为实现本目的，提供以下技术方案：
一种石油焦压型工艺，包括以下步骤：
S1.晾晒：将石油焦置于室外晾晒，以蒸发去除石油焦中的水分，得到含水量符合要求的石油焦；
S2.烘干：将经过晾晒后，含水量高于要求的石油焦运送至烘干机进行烘干，以得到含水量符合要求的石油焦；
S3.磨粉：将含水量符合要求的石油焦输送至磨粉机进行磨粉，得到符合不同粒径要求的、不同粒径大小的石油焦粉；
S4.预热、搅拌：将磨粉后不同粒径大小的石油焦粉加入到搅拌机进行预热，并充分搅拌混合，得到混合均匀的石油焦粉料；
S5.预压：将混合均匀的石油焦粉料人工添加到模压设备的模具中，设置低压，对石油焦粉料重复进行短暂挤压三次，目的是将石油焦粉料颗粒间的空气排出，得到初步成型的石油焦柱；
S6.保压：设置高压，持续挤压初步成型的石油焦柱1min，即得到片状石油焦成品。
优选地，步骤S1或S2中所述石油焦的含水量要求为<6％。
优选地，步骤S3中所述的不同粒径大小的要求分别为：D10<6μm，D50<25μm，Dmax<80μm。
优选地，步骤S4中所述预热的温度要达到50℃。
优选地，步骤S6中所述设置的高压为20Mpa。
优选地，步骤S6中所述得到的片状石油焦成品的尺寸为：直径320mm，厚度110mm-130mm。
本发明所具有的有益效果为：
1.通过将石油焦磨粉、挤压成型，实现了负极材料二次造粒的目的，进而使二次造粒后的负极材料能够产生更多的孔洞和通道，便于锂在其中的嵌入—脱嵌。
2.通过将石油焦磨粉压型后，可把成型的片状产品直接放置到石墨化炉中进行石墨化处理，进而可省去负极粉生产过程中用到的坩埚，进而节约了生产成本。
3.石油焦经过磨粉操作后，可显著提高其石墨化度，使石墨化度由90提高到93以上，进而提高负极材料的质量，增加产品的电容量。
4.通过磨粉压型后的负极材料，其形貌优于不经过磨粉压型的负极材料，有利于满足市场对负极材料的高端需求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种石油焦压型工艺，包括以下步骤：
S1.晾晒：将石油焦置于室外晾晒，以蒸发去除石油焦中的水分，使其含水量<6％；
S2.烘干：将经过晾晒后，含水量高于6％的石油焦运送至烘干机进行烘干，以得到含水量符合要求的石油焦；
S3.磨粉：将含水量符合要求的石油焦输送至磨粉机进行磨粉，得到符合不同粒径要求的、不同粒径大小的石油焦粉，其粒径要求为：D10<6μm，D50<25μm，Dmax<80μm；
S4.预热、搅拌：将磨粉后不同粒径大小的石油焦粉加入到搅拌机，加热到50℃进行预热，并充分搅拌混合，得到混合均匀的石油焦粉料；
S5.预压：将混合均匀的石油焦粉料人工添加到模压设备的模具中，设置低压，对石油焦粉料重复进行短暂挤压三次，目的是将石油焦粉料颗粒间的空气排出，得到初步成型的石油焦柱；
S6.保压：设置高压为20Mpa，持续挤压石油焦柱1min，即得到直径320mm、厚度110mm-130mm的片状石油焦成品。

Claims (6)

1.一种石油焦压型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.晾晒：将石油焦置于室外晾晒，以蒸发去除石油焦中的水分，得到含水量符合要求的石油焦；
S2.烘干：将经过晾晒后，含水量不符合要求的石油焦运送至烘干机进行烘干，以得到含水量符合要求的石油焦；
S3.磨粉：将含水量符合要求的石油焦输送至磨粉机进行磨粉，得到符合不同粒径要求的、不同粒径大小的石油焦粉；
S4.预热、搅拌：将磨粉后不同粒径大小的石油焦粉加入到搅拌机进行预热，并充分搅拌混合，得到混合均匀的石油焦粉料；
S5.预压：将混合均匀的石油焦粉料人工添加到模压设备的模具中，设置低压，对石油焦粉料重复进行短暂挤压三次，目的是将石油焦粉料颗粒间的空气排出，得到初步成型的石油焦柱；
S6.保压：设置高压，持续挤压初步成型的石油焦粉料1min，即得到片状石油焦成品。
2.根据权利要求1所述的一种石油焦压型工艺，其特征在于，步骤S1或S2中石油焦的含水量要求为<6％。
3.根据权利要求1所述的一种石油焦压型工艺，其特征在于，步骤S3中的不同粒径大小的要求分别为：D10<6μm，D50<25μm，Dmax<80μm。
4.根据权利要求1所述的一种石油焦压型工艺，其特征在于，步骤S4中预热的温度要达到50℃。
5.根据权利要求1所述的一种石油焦压型工艺，其特征在于，步骤S6中设置的高压为20Mpa。
6.根据权利要求1所述的一种石油焦压型工艺，其特征在于，步骤S6中得到的片状石油焦成品的尺寸为：直径320mm，厚度110mm-130mm。
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