CN114927685A - 一种催化石墨化煤基负极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种催化石墨化煤基负极材料及其制备方法，当催化石墨化煤基负极材料的石墨化度升高时，差热实验中的起始氧化温度降低；催化石墨化煤基负极材料的石墨化度大于90％，催化石墨化煤基负极材料的起始氧化温度为615～640℃。本发明对高灰分焦粉直接石墨化，使该材料为有孔的有序石墨结构；对材料采取了先破碎、石墨化、整形的工序，进一步提高了材料的振实密度。本发明催化石墨化煤基负极材料的差热特征为：材料的石墨化度升高，差热中起始温度反而降低，但1000℃的残余固体比例增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化石墨化煤基负极材料及其制备方法，属于电极材料技术领域。
背景技术
现有的负极材料生产技术，一般采用成本昂贵、来源紧缺的针状焦作为原料，通过对针状焦进行碳化、石墨化、整形造粒，生产人造石墨负极材料。
煤焦是一种来源广泛、价格低廉的煤基原料，其主要成分与针状焦相同，因此，一直有人尝试采用煤焦作为原料替代针状焦来生产石墨负极材料。现有的煤基负极材料生产技术，一般是先采用HF和/或HCl处理破碎的对煤焦，再针对提纯后的煤焦进行碳化、石墨化，以及整形造粒加工，以制备煤基负极材料。
现有技术获得的石墨负极材料往往石墨化程度不高，材料内部存在乱序结构，导致其作为负极材料的电学性能不够理想，无法达到与针状焦制备的人造石墨负极材料同等的电学性能。
此外，由于现有技术需要先进性酸提纯步骤，而酸提纯步骤成本高昂，导致所生产的煤基石墨材料与针状焦制备的人造石墨负极材料相比，并不具有成本优势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有煤基负极材料电学性能不理想、生产成本高的问题，提供一种有孔但结构有序的催化石墨化煤基负极材料及其制备方法，当所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度升高时，差热实验中的起始氧化温度降低。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种催化石墨化煤基负极材料，当所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度升高时，差热实验中的起始氧化温度降低。
作为本发明所述催化石墨化煤基负极材料的优选实施方式，所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度大于90％，所述催化石墨化煤基负极材料的起始氧化温度为615～640℃。
作为本发明所述催化石墨化煤基负极材料的优选实施方式，所述催化石墨化煤基负极材料的2θ峰值为26.501～26.603°，层间距d(002)为
振实密度为1.08～1.23g/cm3。
作为本发明所述催化石墨化煤基负极材料的优选实施方式，所述催化石墨化煤基负极材料的放电容量≥340mAh/g，首次库伦效率≥92％。
第二方面，本发明提供了上述催化石墨化煤基负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将未提纯的煤基焦粉进行破碎，得到破碎后的煤基焦粉；
(2)将步骤(1)破碎后的煤基焦粉进行石墨化，得到石墨化的煤基焦粉；
(3)将步骤(2)石墨化的煤基焦粉进行整形，得到整形后的煤基焦粉；
(4)将步骤(3)整形后的煤基焦粉与煤沥青混合并进行碳化处理，得到碳化后的煤基焦粉；
(5)将步骤(4)碳化后的煤基焦粉进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，未提纯的煤基焦粉的灰分为8～13wt％。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，石墨化的条件为：升温至1600℃，再升温至2800～2900℃，维持35～40h。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，石墨化的升温速率为3～8℃/min。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，整形后的煤基焦粉的振实密度为1.05～1.30g/cm3。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，采用整形机进行整形。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，整形后的煤基焦粉与煤沥青的质量比为100:(3～8)。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，碳化处理的条件为：温度1100～1200℃，时间为5.5～6.5h。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(4)中，煤沥青的软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明对高灰分焦粉直接石墨化，在石墨化过程中，一方面灰分挥发导致石墨颗粒中形成了许多孔洞，另一方面灰分在石墨化过程中起到催化的作用，使得石墨化时长缩短，且石墨化后的材料有序性提高，即该材料为有孔的有序石墨结构。本发明对材料采取了先破碎、石墨化、整形的工序，进一步提高了材料的振实密度。
(2)本发明的材料与一般石墨材料不同处还在于差热实验的结果，一般石墨材料如果石墨化度上涨，则差热检测中的起始氧化温度也会随之升高，而本发明的石墨材料则在石墨化度大于90％的范围内呈现出相反的趋势，这也从另一个侧面反映了该材料为有孔的有序石墨结构。
附图说明
图1为实施例1制备得到的催化石墨化煤基负极材料的TEM形貌图。
图2为实施例1制备得到的催化石墨化煤基负极材料的SEM切面形貌图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明第一方面提供了一种催化石墨化煤基负极材料，当所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度升高时，其差热实验中的起始氧化温度降低。具体来说，所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度大于90％时，所述催化石墨化煤基负极材料的起始氧化温度在615～640℃的范围内随着石墨化度升高而降低。这表明了该催化石墨化煤基负极材料为有孔的有序石墨结构。
进一步地，所述催化石墨化煤基负极材料的(002)晶面对应的2θ峰值为26.501～26.603°，层间距d(002)为
振实密度为1.08～1.23g/cm3。
上述催化石墨化煤基负极材料的放电容量≥340mAh/g，首次库伦效率≥92％。
第二方面，本发明提供了上述催化石墨化煤基负极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将未提纯的煤基焦粉进行破碎，得到破碎后的煤基焦粉；
(2)将步骤(1)破碎后的煤基焦粉进行石墨化，得到石墨化的煤基焦粉；
(3)将步骤(2)石墨化的煤基焦粉进行整形，得到整形后的煤基焦粉；
(4)将步骤(3)整形后的煤基焦粉与煤沥青混合并进行碳化处理，得到碳化后的煤基焦粉；
(5)将步骤(4)碳化后的煤基焦粉进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
其中，所述步骤(1)中，未提纯的煤基焦粉的灰分优选为8～13wt％。
其中，所述步骤(2)中，石墨化的条件优先为：升温至1600℃，再升温至2800～2900℃，维持35～40h。石墨化的升温速率为3～8℃/min。
其中，所述步骤(3)中，整形后的煤基焦粉的振实密度优选为1.05～1.30g/cm3，以及，采用整形机进行整形。
其中，所述步骤(4)中，整形后的煤基焦粉与煤沥青的质量比优选为100:(3～8)。以及，碳化处理的条件优选为：温度1100～1200℃，时间为5.5～6.5h。煤沥青的软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm。
上述制备方法对高灰分焦粉直接石墨化，导致石墨化过程中一方面灰分挥发导致石墨颗粒中形成了许多孔洞，另一方面灰分在石墨化过程中起到催化的作用，使得石墨化时长缩短，且石墨化后的材料有序性提高；而且，采取了先破碎、石墨化、整形的工序，进一步提高了材料的振实密度。
实施例1
一种催化石墨化煤基负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将灰分为10wt％的未提纯的煤基焦粉进行破碎，破碎后的煤基焦粉粒径分布为：D10＝4.52μm，D50＝12.71μm，D90＝21.87μm。
(2)将步骤(1)所得的物料进行石墨化，石墨化的条件为：以5℃/min的条件升温至1600℃，再以3℃/min的条件升温至2800℃，在2800℃维持40h。
(3)将步骤(2)得到的物料进行整形，整形后的物料振实密度1.27g/cm3。
(4)将步骤(3)得到的整形物料，与煤沥青(软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm)按照重量比为100:8的比例混合并碳化，碳化处理的条件为：温度1200℃，时间6.5h。
(5)将步骤(4)所得的产物进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料，其TEM形貌图如图1所示，SEM切面形貌图如图2所示。由图1和图2可以看出，石墨颗粒中形成了许多孔洞，石墨化后的材料有序性提高。
实施例2
一种催化石墨化煤基负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将灰分为8wt％的未提纯的煤基焦粉进行破碎，破碎后的煤基焦粉粒径分布为：D10＝4.61μm，D50＝12.17μm，D90＝22.34μm。
(2)将步骤(1)所得的物料进行石墨化，石墨化的条件为：以5℃/min的条件升温至1600℃，再以3℃/min的条件升温至2900℃，在2900℃维持35h。
(3)将步骤(2)得到的物料进行整形，整形后的物料振实密度1.25g/cm3。
(4)将步骤(3)得到的整形物料，与煤沥青(软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm)按照重量比为100:3的比例混合并碳化，碳化处理的条件为：温度1100℃，时间5.5h。
(5)将步骤(4)所得的产物进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
实施例3
一种催化石墨化煤基负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将灰分为13wt％的未提纯的煤基焦粉进行破碎，破碎后的煤基焦粉粒径分布为：D10＝4.89μm，D50＝13.04μm，D90＝21.13μm。
(2)将步骤(1)所得的物料进行石墨化，石墨化的条件为：以8℃/min的条件升温至1600℃，再以8℃/min的条件升温至2850℃，在2850℃维持37h。
(3)将步骤(2)得到的物料进行整形，整形后的物料振实密度1.05g/cm3。
(4)将步骤(3)得到的整形物料，与煤沥青(软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm)按照重量比为100:5的比例混合并碳化，碳化处理的条件为：温度1150℃，时间为6.5h。
(5)将步骤(4)所得的产物进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
实施例4
一种催化石墨化煤基负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将灰分为11wt％的未提纯的煤基焦粉进行破碎，破碎后的煤基焦粉粒径分布为：D10＝4.98μm，D50＝12.65μm，D90＝21.33μm。
(2)将步骤(1)所得的物料进行石墨化，石墨化的条件为：以3℃/min的条件升温至1600℃，再以3℃/min的条件升温至2800℃，在2800℃维持36h。
(3)将步骤(2)得到的物料进行整形，整形后的物料振实密度1.20g/cm3。
(4)将步骤(3)得到的整形物料，与煤沥青(软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm)按照重量比为100:7的比例混合并碳化，碳化处理的条件为：温度1100℃，时间为6.5h。
(5)将步骤(4)所得的产物进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
实施例5
一种催化石墨化煤基负极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将灰分为12wt％的未提纯的煤基焦粉进行破碎，破碎后的煤基焦粉粒径分布为：D10＝3.97μm，D50＝12.04μm，D90＝20.95μm。
(2)将步骤(1)所得的物料进行石墨化，石墨化的条件为：以3℃/min的条件升温至1600℃，再以5℃/min的条件升温至2900℃，在2900℃维持35h。
(3)将步骤(2)得到的物料进行整形，整形后的物料振实密度1.30g/cm3。
(4)将步骤(3)得到的整形物料，与煤沥青(软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm)按照重量比为100:7的比例混合并碳化，碳化处理的条件为：温度1200℃，时间为6.0h。
(5)将步骤(4)所得的产物进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
测试例
对实施例1～5制备得到的催化石墨化煤基负极材料进行效果测试，采用的测试方法如下：
1.放电容量：电池放电容量是指在规定条件下测得的电池输出的容量值，电池放电是对外输出电能的过程。(本发明中的放电容量是指将负极材料制作成扣电池，所测得的扣电池的放电容量，采用LAND CT2001测试扣电池在0.01-2V vs.Li/Li+的电压范围内测试其放电容量。)
扣电池的制作方法：将本发明的石墨材料作为电池负极活性材料，乙炔黑作导电剂，PVDF作为粘结剂，石墨材料、PVDF和乙炔黑按照质量比为8:0.5:0.5的比例混合均匀制得浆料，浆料均匀涂布在厚度为0.02mm的铜箔上，在真空干燥箱中干燥24h后去除浆料中的溶剂，制得电极片，电极片冲制成10mm的圆片作为负极；以直径为16mm的金属锂作为正极，正极和负极采用聚乙烯隔膜分开，采用1mol/L浓度的六氟磷酸锂溶液，组装为扣电池。
2.首次库伦效率：库伦效率，是指电池放电容量与同循环过程中充电容量之比。石墨负极在首次充放电的过程中由于电解液在负极表面分解生成SEI膜，消耗部分活性Li，因此导致石墨负极在首次充放电中的库伦效率。一般电学性能中的库伦效率均是指首次库伦效率，常简称做首效、首次效率或库伦效率。(本发明中的首次库伦效率也是指将负极材料制作成扣电池，所测得的首次库伦效率，采用LAND CT2001测试扣电池在0.01-2V vs.Li/Li+的电压范围内测试其首次充放电容量，之后计算充放电容量之比。)
3.理化特征参数检测方法：
(1)通过X射线衍射仪测试碳微粒的XRD晶面结构，检测(002)晶面对应的2θ峰值，并分析d(002)，Lc和石墨化度，和不同的峰强比值。X射线衍射仪型号：达芬奇，生产厂家：德国布鲁克AXS有限公司，规格3kw，扫描范围10度到90度，扫描速度12度每分，测试条件：40kV/40mA。其中，d(002)按照λ/(2sinθ)公式计算；石墨化度按照(0.344-d(002))/(0.344-0.3354)×100％计算；Lc按照λ/β002cosθ计算；其中，λ代表X射线波长；θ为Bragg角，β002为(002)衍射峰的半峰宽。
(2)采用差示扫描量热仪(上海久滨)进行DSC分析，绘制差热曲线。
(3)通过粒度分布仪(欧美克)测试碳微粒的粒度分布，获得D50数值。
(4)采用V-sorb 2800P比表面积及孔径分析仪通过N2吸脱附测试碳微粒的BET比表面积。
测试结果数据如表1所示。
表1
由表1可以看出，采用本发明的制备方法制备得到的催化石墨化煤基负极材料具有有序的石墨结构，负极材料放电容量≥340mAh/g，首次库伦效率≥92％；材料的石墨化度升高，差热中起始温度反而降低，但1000℃的残余固体比例增加。
对比例1
本对比例的制备方法同实施例1，区别之处仅在于石墨化温度及维持时间不同，石墨化温度为2750℃，维持时间为42h。
对比例2
本对比例的制备方法同实施例1，区别之处仅在于碳化处理的温度及时间不同，碳化温度为1250℃，时间为8h。
对比例3
本对比例的制备方法同实施例1，区别之处仅在于整形后的煤基焦粉与煤沥青的质量比不同，整形后的煤基焦粉与煤沥青的质量比为100:2。
对对比例1～3制备得到的负极材料进行效果测试，测试结果如表2所示。
表2
由表2可知，对比例1的石墨化温度及维持时间不在本发明的范围内，其石墨化效果不好，因此石墨化度不高，其实氧化温度较低，导致负极材料放电容量地，库伦效率也低。对比例2的碳化温度高、时间长，制备的石墨负极材料致密无孔，其扣电容量较低。对比例3的煤基焦粉和煤沥青的质量配比不在本发明的范围内，导致石墨化效果不好，制备得到的负极材料扣电容量和库伦效率均不高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种催化石墨化煤基负极材料，其特征在于，当所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度升高时，差热实验中的起始氧化温度降低。
2.如权利要求1所述的催化石墨化煤基负极材料，其特征在于，所述催化石墨化煤基负极材料的石墨化度大于90％，所述催化石墨化煤基负极材料的起始氧化温度为615～640℃。
3.如权利要求1所述的催化石墨化煤基负极材料，其特征在于，所述催化石墨化煤基负极材料的2θ峰值为26.501～26.603°，层间距d(002)为
振实密度为1.08～1.23g/cm3。
4.如权利要求1所述的催化石墨化煤基负极材料，其特征在于，所述催化石墨化煤基负极材料的放电容量≥340mAh/g，首次库伦效率≥92％。
5.如权利要求1～4任一项所述的催化石墨化煤基负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将未提纯的煤基焦粉进行破碎，得到破碎后的煤基焦粉；
(2)将步骤(1)破碎后的煤基焦粉进行石墨化，得到石墨化的煤基焦粉；
(3)将步骤(2)石墨化的煤基焦粉进行整形，得到整形后的煤基焦粉；
(4)将步骤(3)整形后的煤基焦粉与煤沥青混合并进行碳化处理，得到碳化后的煤基焦粉；
(5)将步骤(4)碳化后的煤基焦粉进行除磁、筛分、混料处理，得到催化石墨化煤基负极材料。
6.如权利要求5的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，未提纯的煤基焦粉的灰分为8～13wt％。
7.如权利要求5的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，石墨化的条件为：升温至1600℃，再升温至2800～2900℃，维持35～40h；石墨化的升温速率为3～8℃/min。
8.如权利要求5的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，整形后的煤基焦粉的振实密度为1.05～1.30g/cm3；所述步骤(3)中，采用整形机进行整形。
9.如权利要求5的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，整形后的煤基焦粉与煤沥青的质量比为100:(3～8)；所述步骤(4)中，碳化处理的条件为：温度1100～1200℃，时间为5.5～6.5h。
10.如权利要求5的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，煤沥青的软化点为150℃，粒径D50＝3.5μm。
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077535A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池 |
| JP2003187798A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-04 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2003272624A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Tdk Corp | 炭素材料およびその製造方法ならびに電池 |
| JP2007197304A (ja) * | 2005-12-29 | 2007-08-09 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブ含有組成物 |
| CN101654239A (zh) * | 2009-08-27 | 2010-02-24 | 清华大学 | 一种各向同性石墨制品及其制备方法 |
| US20130295446A1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-07 | Showa Denko K.K. | Negative electrode material for lithium battery |
| CN103650221A (zh) * | 2011-10-21 | 2014-03-19 | 昭和电工株式会社 | 锂离子电池用电极材料的制造方法 |
| JP2018200935A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 積水化学工業株式会社 | 電極材及び蓄電デバイス |
| CN110282622A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-27 | 华东理工大学 | 一种人造石墨负极材料及其制备方法和应用 |
| CN112649319A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-04-13 | 宁波杉杉新材料科技有限公司 | 一种评估焦炭原料品质的分析方法 |
| CN113816370A (zh) * | 2021-11-23 | 2021-12-21 | 山西沁新能源集团股份有限公司 | 煤基石墨复合材料及制备方法和使用该材料的电池 |
| CN114122391A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-03-01 | 云南中晟新材料有限责任公司 | 一种高功率石墨复合材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-06-28 CN CN202210743673.0A patent/CN114927685A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003077535A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Hitachi Maxell Ltd | 非水二次電池 |
| JP2003187798A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-04 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2003272624A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Tdk Corp | 炭素材料およびその製造方法ならびに電池 |
| JP2007197304A (ja) * | 2005-12-29 | 2007-08-09 | Toray Ind Inc | カーボンナノチューブの製造方法及びカーボンナノチューブ含有組成物 |
| CN101654239A (zh) * | 2009-08-27 | 2010-02-24 | 清华大学 | 一种各向同性石墨制品及其制备方法 |
| CN103650221A (zh) * | 2011-10-21 | 2014-03-19 | 昭和电工株式会社 | 锂离子电池用电极材料的制造方法 |
| US20130295446A1 (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-07 | Showa Denko K.K. | Negative electrode material for lithium battery |
| JP2018200935A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 積水化学工業株式会社 | 電極材及び蓄電デバイス |
| CN110282622A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-27 | 华东理工大学 | 一种人造石墨负极材料及其制备方法和应用 |
| CN112649319A (zh) * | 2020-01-16 | 2021-04-13 | 宁波杉杉新材料科技有限公司 | 一种评估焦炭原料品质的分析方法 |
| CN114122391A (zh) * | 2021-11-10 | 2022-03-01 | 云南中晟新材料有限责任公司 | 一种高功率石墨复合材料及其制备方法 |
| CN113816370A (zh) * | 2021-11-23 | 2021-12-21 | 山西沁新能源集团股份有限公司 | 煤基石墨复合材料及制备方法和使用该材料的电池 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| A. GUTIÉRREZ-PARDO等: "Characterization of porous graphitic monoliths from pyrolyzed wood", 《JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 》, vol. 49, no. 22, pages 7688, XP035380375, DOI: 10.1007/s10853-014-8477-8 * |
| LEGINKOLAR M等: "Influence of the Composition of Feedstock From Moslavina Basin Crude-Oil On The Properties of Carbon-Graphite Artifacts", 《FUEL》, vol. 72, no. 1, pages 115 - 118 * |
| 党锡江等: "炭素材料热稳定性能的研究", 《炭素技术》, vol. 33, no. 3, pages 37 - 40 * |
| 黄居峰: "石油焦基碳材料的制备及其电容特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, no. 7, pages 015 - 306 * |
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