CN114132924A - 一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，涉及锂离子电池用负极材料领域。该锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，包括以下步骤：S1、对焦炭进行处理；S2、进行活化处理；S3、保持活化状态；S4、进行石墨化；S5、除杂；S6、得到负极材料。通过催化剂与氨气对石墨化进行供能以及降低反应温度，焦炭在碳化反应的同时会被合金原位驱动并行发生石墨化过程，同时碳内部氨气会发生反应，使内部的硫化物降低，并且放出热量，使局部温度较高，使石墨化反应更加快速进行。

Description

一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池用负极材料技术领域，具体为一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法。
背景技术
商用锂离子电池负极材料主要是石墨。石墨依据其来源分为天然石墨和人造石墨。天然石墨经石墨矿选矿得来。选好后的石墨还需要经过进一步加工，才能作为锂离子电池负极用。
现有人造石墨需要经过高温石墨化，使内部的杂质进行去除，焦炭在加热过程中，其微晶随温度的升高而生长，微晶中的畸变和缺陷逐渐消除，逐渐向石墨化炭转化，高温过程增加了工业生产的危险性，也是个高能耗过程。随着电动汽车行业的发展，对锂离子电池的需求量成倍增长，进而对石墨的需求量也大幅增加。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，解决了石墨化过程耗能较高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，包括以下步骤：
S1、对焦炭进行处理
将焦炭块状物经过粉碎机进行粉碎，使其颗粒度为100-200目之间；
S2、进行活化处理
将得到的颗粒焦炭放入活化炉中，冲入活化剂混合气体，对焦炭进行活化处理，活化剂混合气体包括二氧化碳气体以及氨气；
S3、保持活化状态
将活化后的焦炭颗粒放入石墨化炉中，冲入活化保持混合气体，使其一直保护在活化的状态中；
S4、进行石墨化
向石墨化炉中加入催化剂，进行微波处理，然后对石墨化炉进行加温至1300～1500摄氏度，使内部的焦炭进行石墨化；
S5、除杂
将生产完成的石墨化焦炭放入酸洗池中，对其进行酸洗，溶解内部的杂质，使焦炭纯化；
S6、得到负极材料
对酸洗后的材料进行冲洗、过滤、干燥，得到人造石墨材料。
优选的，所述S2中活化剂混合气体的生产步骤为：
1)将二氧化碳气体、氨气按照相应的比例进行混合，且二氧化碳气体为二氧化碳气体浓度大于20％的高温烟气，氨气的浓度为40％～80％；
2)二氧化碳与氨气的物质量比为2:1-4:1，优选控制在2:1。
优选的，所述S3中活化保持气体包括活化剂混合气体与惰性气体，且活化剂混合气体与惰性气体的体积比为1:3-1:5。
优选的，所述S4中催化剂为纳米级金属盐类，所述微波处理过程中进行搅拌。
优选的，所述S5中酸洗池内部的酸为盐酸、硝酸中的一种或两种。
(三)有益效果
本发明提供了一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法。具备以下有益效果：
1、本发明，通过二氧化碳与氨气对焦炭的表面进行活化，增加焦炭的比表面积和孔隙率，使其在进行石墨化前更加趋近规整，而且可能盛放更多的催化剂。
2、本发明，通过催化剂与氨气对石墨化进行供能以及降低反应温度，减少能量消耗，焦炭在碳化反应的同时会被合金原位驱动并行发生石墨化过程，同时碳内部氨气会发生反应，使内部的硫化物降低，并且放出热量，使局部温度较高，使石墨化反应更加快速进行。
具体实施方式
下面将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。
实施例：
本发明实施例提供一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，包括以下步骤：
S1、对焦炭进行处理
将焦炭块状物经过粉碎机进行粉碎，使其颗粒度为100-200目之间，保持焦炭颗粒较小，便于后续金属以及气体的存放，使各处反应彻底，不存在反应不到或者延长时间的现象；
S2、进行活化处理
将得到的颗粒焦炭放入活化炉中，冲入活化剂混合气体，对焦炭进行活化处理，使焦炭颗粒比表面积和孔隙率增大，活化剂混合气体包括二氧化碳气体以及氨气，所述活化剂混合气体的生产步骤为：
1)将二氧化碳气体、氨气按照相应的比例进行混合，且二氧化碳气体为二氧化碳气体浓度大于20％的高温烟气，温度为500℃～700℃，氨气的浓度为40％～80％，用于反应掉高温烟气中的氧气，保证其内部没有助燃性气体；
2)二氧化碳与氨气的物质量比为2:1-4:1，优选控制在3:1，使内部二氧化碳与氨气的含量恒定，从而保证活化的顺利进行；
S3、保持活化状态
将活化后的焦炭颗粒放入石墨化炉中，冲入活化保持混合气体，使其一直保护在活化的状态中，使其在进行石墨化前，存在于活化剂混合气体中，保持活化的进行，所述活化保持气体包括活化剂混合气体与惰性气体，且活化剂混合气体与惰性气体的体积比为1:3-1:5，降低氨气的含量，从而减少氨气的浪费，且起到良好效果；
S4、进行石墨化
向石墨化炉中加入催化剂，进行微波处理，使催化剂进入焦炭的内部，然后对石墨化炉进行加温至1300～1500摄氏度，实现低温石墨化，使内部的焦炭进行石墨化，催化剂为纳米级金属盐类，所述微波处理过程中进行搅拌，保证混入的均匀度；
S5、除杂
将生产完成的石墨化焦炭放入酸洗池中，对内部的催化剂以及反应物进行清除，对其进行酸洗，溶解内部的杂质，使焦炭纯化，酸洗池内部的酸为盐酸、硝酸中的一种或两种，为非硫酸类强酸，防止出现相应沉淀，从而导致无法分离；
S6、得到负极材料
对酸洗后的材料进行冲洗、过滤、干燥，得到人造石墨材料。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对焦炭进行处理
将焦炭块状物经过粉碎机进行粉碎，使其颗粒度为100-200目之间；
S2、进行活化处理
将得到的颗粒焦炭放入活化炉中，冲入活化剂混合气体，对焦炭进行活化处理，活化剂混合气体包括二氧化碳气体以及氨气；
S3、保持活化状态
将活化后的焦炭颗粒放入石墨化炉中，冲入活化保持混合气体，使其一直保护在活化的状态中；
S4、进行石墨化
向石墨化炉中加入催化剂，进行微波处理，然后对石墨化炉进行加温至1300～1500摄氏度，使内部的焦炭进行石墨化；
S5、除杂
将生产完成的石墨化焦炭放入酸洗池中，对其进行酸洗，溶解内部的杂质，使焦炭纯化；
S6、得到负极材料
对酸洗后的材料进行冲洗、过滤、干燥，得到人造石墨材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，其特征在于：所述S2中活化剂混合气体的生产步骤为：
1)将二氧化碳气体、氨气按照相应的比例进行混合，且二氧化碳气体为二氧化碳气体浓度大于20％的高温烟气，氨气的浓度为40％～80％；
2)二氧化碳与氨气的物质量比为2:1-4:1，优选控制在2:1。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，其特征在于：所述S3中活化保持气体包括活化剂混合气体与惰性气体，且活化剂混合气体与惰性气体的体积比为1:3-1:5。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，其特征在于：所述S4中催化剂为纳米级金属盐类，所述微波处理过程中进行搅拌。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的低能耗制备方法，其特征在于：所述S5中酸洗池内部的酸为盐酸、硝酸中的一种或两种。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101955181A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 北京林业大学 利用落叶松木材快速热解副产物炭制备活性炭的方法
CN101993067A (zh) * 2010-10-19 2011-03-30 煤炭科学研究总院 一种脱硫脱硝脱汞活性焦及其制备方法
CN105000545A (zh) * 2015-07-09 2015-10-28 山西大学 一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的制备方法
CN107221674A (zh) * 2017-06-16 2017-09-29 安徽科达洁能新材料有限公司 一种锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法
CN108101043A (zh) * 2017-12-21 2018-06-01 陕西科技大学 一种煤衍生人造石墨材料的制备方法及用途
CN108557816A (zh) * 2018-06-26 2018-09-21 武汉大学 一种高比表面积多孔石墨化炭的制备方法
US20200299140A1 (en) * 2017-09-08 2020-09-24 Nanjing Forestry University Method for preparing nitrogen-containing activated carbon through ammonia activation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101955181A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 北京林业大学 利用落叶松木材快速热解副产物炭制备活性炭的方法
CN101993067A (zh) * 2010-10-19 2011-03-30 煤炭科学研究总院 一种脱硫脱硝脱汞活性焦及其制备方法
CN105000545A (zh) * 2015-07-09 2015-10-28 山西大学 一种锂离子电池人造石墨/焦炭负极材料的制备方法
CN107221674A (zh) * 2017-06-16 2017-09-29 安徽科达洁能新材料有限公司 一种锂离子电池复合石墨负极材料及其制备方法
US20200299140A1 (en) * 2017-09-08 2020-09-24 Nanjing Forestry University Method for preparing nitrogen-containing activated carbon through ammonia activation
CN108101043A (zh) * 2017-12-21 2018-06-01 陕西科技大学 一种煤衍生人造石墨材料的制备方法及用途
CN108557816A (zh) * 2018-06-26 2018-09-21 武汉大学 一种高比表面积多孔石墨化炭的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
汤顺清 等: "《无机生物材料学》", 华南理工大学出版社, pages: 165 *

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