CN111446421A - 一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备粉体；步骤二，添加粘结剂；步骤三，造粒处理；步骤四，石墨化处理；步骤五，除磁筛选；步骤六，安装收集器；步骤七，检测记录，其中在上述步骤一中，将碳类材料放进破碎机内进行破碎，过滤处理，从而得到平均粒径为8‑15um的细粉，将过滤掉的颗粒重新破碎筛选，然后将处理后的细粉进行氧化处理，最后进行粉体收集，该制备方法利用磁性物质金属颗粒收集器在石墨负极对磁性杂质进行吸附，使石墨负极处的磁性杂质含量控制在0.1PPM以下，并通过立体筛网筛分可控制金属异物的形貌，使成品的金属杂质接近零，增加了电池应用的安全性。

Description

一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法。
背景技术
锂离子电池现如今已经广泛的应用到人们的日常生活中来，不论是小型数码设备还是大到动力电池，电池的安全性能一直是首要关注点，但现在的锂电池一般对能量密度的高度追求，使隔膜作为非活性材质(非能量密度空间)的厚度不断减小，因为隔膜越薄越有被金属杂质刺穿破损的风险，从而导致电芯内部短路而引发起火爆炸等一系列安全事故，这样给正负极的材料的磁性杂质量提出了更高的要求，形貌尖锐的金属异物即使含量不多，一颗颗粒足以刺穿隔膜导致电芯内部短路，进而引起火灾爆炸，而现有的人造石墨产品磁性物质较高，磁性杂质含量约为0.2-5PPM,这使得电池厂应用有较大风险，可能引起安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备粉体；步骤二，添加粘结剂；步骤三，造粒处理；步骤四，石墨化处理；步骤五，除磁筛选；步骤六，安装收集器；步骤七，检测记录；
其中在上述步骤一中，将碳类材料放进破碎机内进行破碎，过滤处理，从而得到平均粒径为8-15um的细粉，将过滤掉的颗粒重新破碎筛选，然后将处理后的细粉进行氧化处理，最后进行粉体收集；
其中在上述步骤二中，在氧化后的粉体内添加粘接剂，粉体所占的份量是粘结剂的3-6倍，利用搅拌机进行搅拌，直至搅拌成胶状物；
其中在上述步骤三中，将搅拌后的材料放进双造粒滚筒内，启动双造粒滚筒，并且增加双造粒滚筒压力，得到相应大小的颗粒，然后进行收集；
其中在上述步骤四中，将颗粒放进反应釜中，提高反应釜内部的温度升至2000-2400℃，恒温状态下持续加热2-4小时进行石墨化处理；
其中在上述步骤五中，将石墨化样品筛分室，通过磁棒等结构将带有磁性的样品进行吸附，使磁性样品与非磁性样品进行分离，然后对筛选后的样品进行收集，得到石墨负极；
其中在上述步骤六中，在锂电池制备过程中，添加制备好的石墨负极，然后在将磁性物质金属颗粒收集器安装到负极处，继续筛选磁性金属颗粒，使电池负极接近零磁杂状态；
其中在上述步骤七中，接下来对电池负极进行磁性检测，测量磁性数据，将合格的进行编号记录，然后进行存储。
根据上述技术方案，所述步骤一中，碳类材料为石油焦或者沥青焦。
根据上述技术方案，所述步骤一中，在氧气氛围下，对碳性材料进行加热处理，使温度恒定在600-750℃，加热时间为1.5-3h.
根据上述技术方案，所述步骤二中，搅拌机的搅拌速度为15-45rpm，并且进行恒定提速。
根据上述技术方案，所述步骤三中，在造粒机内进行二次加压，一级加压的压力为20Mpa/cm2，二级加压的压力为36Mpa/cm2。
根据上述技术方案，所述步骤六中，磁性物质金属颗粒收集器包括PVC固定板、PVC转动板、转轴、滑槽、伸缩杆、弹簧、插销、限位孔、滑块和磁子，所述PVC固定板的底端外壁上安装有PVC转动板，所述PVC转动板与PVC固定板之间的外壁上转动连接有转轴，所述PVC转动板的顶端外壁上对称热塑连接有滑块，所述PVC固定板的底端外壁上对应滑块开设有滑槽，所述滑槽的一侧内壁上对称镶嵌连接有伸缩杆，所述滑槽位于滑块一侧的内壁上安装有插销，且伸缩杆的一端插接于插销的内部，所述插销的一侧外壁上镶嵌连接有弹簧，且弹簧的另一端镶嵌连接于滑槽的内壁上，所述PVC转动板的一侧外壁上对应插销开设有限位孔，所述PVC转动板的顶端外壁上分布安装有磁子，且磁子的个数为五个。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，利用磁性物质金属颗粒收集器在石墨负极对磁性杂质进行吸附，使石墨负极处的磁性杂质含量控制在0.1PPM以下，并通过立体筛网筛分可控制金属异物的形貌，使成品的金属杂质接近零，增加电池应用的安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的整体立体结构示意图；
图3是本发明的主视剖切结构示意图；
图4是本发明的俯视剖切结构示意图；
图中：1、PVC固定板；2、PVC转动板；3、转轴；4、滑槽；5、伸缩杆；6、弹簧；7、插销；8、限位孔；9、滑块；10、磁子。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备粉体；步骤二，添加粘结剂；步骤三，造粒处理；步骤四，石墨化处理；步骤五，除磁筛选；步骤六，安装收集器；步骤七，检测记录；
其中在上述步骤一中，将碳类材料放进破碎机内进行破碎，过滤处理，从而得到平均粒径为8-15um的细粉，将过滤掉的颗粒重新破碎筛选，然后将处理后的细粉进行氧化处理，最后进行粉体收集，步骤一中，碳类材料为石油焦或者沥青焦，步骤一中，在氧气氛围下，对碳性材料进行加热处理，使温度恒定在600-750℃，加热时间为1.5-3h；
其中在上述步骤二中，在氧化后的粉体内添加粘接剂，粉体所占的份量是粘结剂的3-6倍，利用搅拌机进行搅拌，直至搅拌成胶状物，步骤二中，搅拌机的搅拌速度为15-45rpm，并且进行恒定提速；
其中在上述步骤三中，将搅拌后的材料放进双造粒滚筒内，启动双造粒滚筒，并且增加双造粒滚筒压力，得到相应大小的颗粒，然后进行收集，步骤三中，在造粒机内进行二次加压，一级加压的压力为20Mpa/cm2，二级加压的压力为36Mpa/cm2；
其中在上述步骤四中，将颗粒放进反应釜中，提高反应釜内部的温度升至2000-2400℃，恒温状态下持续加热2-4小时进行石墨化处理；
其中在上述步骤五中，将石墨化样品筛分室，通过磁棒等结构将带有磁性的样品进行吸附，使磁性样品与非磁性样品进行分离，然后对筛选后的样品进行收集，得到石墨负极；
其中在上述步骤六中，在锂电池制备过程中，添加制备好的石墨负极，然后在将磁性物质金属颗粒收集器安装到负极处，继续筛选磁性金属颗粒，使电池负极接近零磁杂状态，步骤六中，磁性物质金属颗粒收集器包括PVC固定板1、PVC转动板2、转轴3、滑槽4、伸缩杆5、弹簧6、插销7、限位孔8、滑块9和磁子10，PVC固定板1的底端外壁上安装有PVC转动板2，PVC转动板2与PVC固定板1之间的外壁上转动连接有转轴3，PVC转动板2的顶端外壁上对称热塑连接有滑块9，PVC固定板1的底端外壁上对应滑块9开设有滑槽4，滑槽4的一侧内壁上对称镶嵌连接有伸缩杆5，滑槽4位于滑块9一侧的内壁上安装有插销7，且伸缩杆5的一端插接于插销7的内部，插销7的一侧外壁上镶嵌连接有弹簧6，且弹簧6的另一端镶嵌连接于滑槽4的内壁上，PVC转动板2的一侧外壁上对应插销7开设有限位孔8，PVC转动板2的顶端外壁上分布安装有磁子10，且磁子10的个数为五个；该磁性物质金属颗粒收集器首先将PVC转动板2上的滑块9沿着PVC固定板1上的滑槽4进行顺时针旋转九十度，然后通过转轴3进行转动和固定，使插销7离开滑块9的范围处，在伸缩杆5与弹簧6的作用下，使插销7穿过限位孔8，然后与锂电池负极进行插接固定，由于PVC固定板1与PVC转动板2呈十字交叉，增加了表面积，使固定效果更好，再利用磁子10对金属颗粒进行吸附，然后通过PVC固定板1与PVC转动板2上的立体筛进行网筛，使石墨负极处的磁性杂质含量接近与零。
其中在上述步骤七中，接下来对电池负极进行磁性检测，测量磁性数据，将合格的进行编号记录，然后进行存储。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，包括以下步骤：步骤一，制备粉体；步骤二，添加粘结剂；步骤三，造粒处理；步骤四，石墨化处理；步骤五，除磁筛选；步骤六，安装收集器；步骤七，检测记录；其特征在于：
其中在上述步骤一中，将碳类材料放进破碎机内进行破碎，过滤处理，从而得到平均粒径为8-15um的细粉，将过滤掉的颗粒重新破碎筛选，然后将处理后的细粉进行氧化处理，最后进行粉体收集；
其中在上述步骤二中，在氧化后的粉体内添加粘接剂，粉体所占的份量是粘结剂的3-6倍，利用搅拌机进行搅拌，直至搅拌成胶状物；
其中在上述步骤三中，将搅拌后的材料放进双造粒滚筒内，启动双造粒滚筒，并且增加双造粒滚筒压力，得到相应大小的颗粒，然后进行收集；
其中在上述步骤四中，将颗粒放进反应釜中，提高反应釜内部的温度升至2000-2400℃，恒温状态下持续加热2-4小时进行石墨化处理；
其中在上述步骤五中，将石墨化样品筛分室，通过磁棒等结构将带有磁性的样品进行吸附，使磁性样品与非磁性样品进行分离，然后对筛选后的样品进行收集，得到石墨负极；
其中在上述步骤六中，在锂电池制备过程中，添加制备好的石墨负极，然后在将磁性物质金属颗粒收集器安装到负极处，继续筛选磁性金属颗粒，使电池负极接近零磁杂状态；
其中在上述步骤七中，接下来对电池负极进行磁性检测，测量磁性数据，将合格的进行编号记录，然后进行存储。
2.根据权利要求1所述的一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，其特征在于：所述步骤一中，碳类材料为石油焦或者沥青焦。
3.根据权利要求1所述的一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，其特征在于：所述步骤一中，在氧气氛围下，对碳性材料进行加热处理，使温度恒定在600-750℃，加热时间为1.5-3h。
4.根据权利要求1所述的一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，其特征在于：所述步骤二中，搅拌机的搅拌速度为15-45rpm，并且进行恒定提速。
5.根据权利要求1所述的一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，其特征在于：所述步骤三中，在造粒机内进行二次加压，一级加压的压力为20Mpa/cm2，二级加压的压力为36Mpa/cm2。
6.根据权利要求1所述的一种低磁性杂质锂电池用石墨负极及制备方法，其特征在于：所述步骤六中，磁性物质金属颗粒收集器包括PVC固定板(1)、PVC转动板(2)、转轴(3)、滑槽(4)、伸缩杆(5)、弹簧(6)、插销(7)、限位孔(8)、滑块(9)和磁子(10)，所述PVC固定板(1)的底端外壁上安装有PVC转动板(2)，所述PVC转动板(2)与PVC固定板(1)之间的外壁上转动连接有转轴(3)，所述PVC转动板(2)的顶端外壁上对称热塑连接有滑块(9)，所述PVC固定板(1)的底端外壁上对应滑块(9)开设有滑槽(4)，所述滑槽(4)的一侧内壁上对称镶嵌连接有伸缩杆(5)，所述滑槽(4)位于滑块(9)一侧的内壁上安装有插销(7)，且伸缩杆(5)的一端插接于插销(7)的内部，所述插销(7)的一侧外壁上镶嵌连接有弹簧(6)，且弹簧(6)的另一端镶嵌连接于滑槽(4)的内壁上，所述PVC转动板(2)的一侧外壁上对应插销(7)开设有限位孔(8)，所述PVC转动板(2)的顶端外壁上分布安装有磁子(10)，且磁子(10)的个数为五个。
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