CN115872398A - 一种中硫焦生产单次颗粒负极材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池技术领域，且公开了一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，所述中硫焦生产单次颗粒负极材料步骤如下：S1、煅烧：对中硫焦进行加热煅烧；本发明提供了一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，通过对中硫焦进行加热煅烧煅烧后的中硫焦进行降温，破碎后的中硫焦经粉碎筛分，得到中硫焦粉末，得到单次颗粒负极材料，从而提高产品石墨化的生产效率并保证产品的生产质量，使其具有较高的充放电容量和充放电效率，优化石墨负极材料的电学性能，筛松处理使得中硫焦负极材料处于松散状态，避免粉体颗粒板结团聚，保证粒度大小满足生产需要同时优化了粉体颗粒的粒度范围分布，使其粒度处理更加合理高效，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体是一种中硫焦生产单次颗粒负极材料。
背景技术
石油的减压渣油，经焦化装置，在500-550℃下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭。中硫焦按硫含量的高低可分为高硫焦(硫的质量含量高于4％)、中硫焦(硫含量2％～4％)和低硫焦(硫含量低于2％)。锂离子电池作为新一代化学储蓄电池，具有较高的工作电压、较大的体积和能量密度、稳定的充放电电压平台、较长的使用时间、且耐低温、对环境友好，已广泛应用于笔记本电脑、通讯工具和电动汽车等领域。
目前锂离子电池的负极材料通常采用石墨为原料，石墨包括天然石墨材料和人造石墨材料，天然石墨主要存在于伴生石墨矿藏中，而我国天然石墨矿藏储量和产量虽然均居于世界首位，但天然石墨属于不可再生矿产资源，而且天然石墨主要存在于伴生石墨矿藏中，需要经过开采及矿选并经过提纯和整形分级等等工艺制成，其受天然矿床的影响较大，受成本的控制及产品品质的影响较大。因而低成本、高性能的人造石墨则是锂电池石墨负极材料的新的来源途径。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，通过对中硫焦进行加热煅烧煅烧后的中硫焦进行降温，破碎后的中硫焦经粉碎筛分，得到中硫焦粉末，将中硫焦粉末与粘结材料进行搅拌混合，并对混合物进行加热得到负极材料，对负极材料进行加热，降至400-600℃进行恒温，保持5h，得到单次颗粒负极材料，从而提高产品石墨化的生产效率并保证产品的生产质量，使其具有较高的充放电容量和充放电效率，优化石墨负极材料的电学性能，使其粒度处理更加合理高效，达到了提高工作效率的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，所述中硫焦生产单次颗粒负极材料步骤如下：
S1、煅烧：对中硫焦进行加热煅烧；
S2、破碎：煅烧后的中硫焦降温，进行粉碎分筛；
S3、搅拌混合：将中硫焦粉末与粘结材料进行搅拌混合，并对混合物进行加热得到负极材料；
S4、升温：对负极材料进行加热、冷却；
S5、石墨处理：得到单颗粒负极材料。
优选的，所述中硫焦煅烧温度200℃/min，温度控制为1500℃-1600℃，保持2h。
优选的，所述中硫焦采用颚式破碎机破碎，破碎后的中硫焦经粉碎分筛，所述中硫焦粉碎颗粒为50um。
优选的，所述S3中粘结剂材料采用沥青。
优选的，所述中硫焦粉末搅拌过程中加入沥青材料，所述中硫焦粉末与所述沥青材料比例为20：12，所述加料完成后搅拌速度控制2000转/min，搅拌1-2h。
优选的，所述S4中第一升温速度20-30℃/min，升温至500℃，并保持1h，第二升温速度80-95℃/min，升温至1200℃，保持4-5h。
优选的，所述负极材料升温后降至400-600℃进行恒温，保持5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，通过对中硫焦进行加热煅烧煅烧后的中硫焦进行降温，破碎后的中硫焦经粉碎筛分，得到中硫焦粉末，将中硫焦粉末与粘结材料进行搅拌混合，并对混合物进行加热得到负极材料，对负极材料进行加热，降至400-600℃进行恒温，保持5h，得到单次颗粒负极材料，从而提高产品石墨化的生产效率并保证产品的生产质量，使其具有较高的充放电容量和充放电效率，优化石墨负极材料的电学性能，筛松处理使得中硫焦负极材料处于松散状态，避免粉体颗粒板结团聚，保证粒度大小满足生产需要同时优化了粉体颗粒的粒度范围分布，使其粒度处理更加合理高效，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
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。
本发明提供一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，中硫焦生产单次颗粒负极材料步骤如下：
S1、煅烧：对中硫焦进行加热煅烧；
S2、破碎：煅烧后的中硫焦降温，进行粉碎分筛；
S3、搅拌混合：将中硫焦粉末与粘结材料进行搅拌混合，并对混合物进行加热得到负极材料；
S4、升温：对负极材料进行加热、冷却；
S5、石墨处理：得到单颗粒负极材料；
通过对中硫焦进行加热煅烧温度200℃/min，温度控制为1500℃-1600℃，保持2h，煅烧后的中硫焦进行降温，采用颚式破碎机破碎，破碎后的中硫焦经粉碎筛分，粉碎颗粒为50-60um，得到中硫焦粉末，将中硫焦粉末与粘结材料进行搅拌混合，中硫焦粉末与沥青材料比例为20：12，加料完成后搅拌速度控制2000转/min，搅拌1-2h，并对混合物进行加热得到负极材料，对负极材料进行加热，第一升温速度20-30℃/min，升温至500℃，并保持1h，第二升温速度80-95℃/min，升温至1200℃，保持4-5h，降至400-600℃进行恒温，保持5h，得到单次颗粒负极材料；
中硫焦和沥青焦1600℃石墨化之后，发现石墨化中硫焦经反复充放电50次后，其嵌锂容量能稳定在500mAh/g，而石墨化沥青焦却只有360mAh/g。中硫焦的原料经过纯化，焦化过程中能够形成广域中间相，最终中硫焦更容易石墨化，石墨化程度更高，石墨以其良好的导电性，适合锂的嵌入-脱嵌的层状结构，良好的循环性能。
其中，中硫焦煅烧温度200℃/min，温度控制为1500℃-1600℃，保持2h；
中硫焦是石油的减压渣油经焦化装置，在1500-1600℃下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭；一般认为它是无定形炭体，或是一种高度芳构化的高分子碳化物中，含有微小石墨结晶的针状或粒状构造的炭体物。
其中，中硫焦采用颚式破碎机破碎，破碎后的中硫焦经粉碎分筛，中硫焦粉碎颗粒为50um；筛分采用为200目对中硫焦进行筛分。
其中，S3中粘结剂材料采用沥青；
将炭制骨料及粉料粘结到一起、混捏后形成可塑性糊料的沥青。黏结剂沥青焙烧后残留较多的焦炭并将炭质骨料及粉料结合成焙烧电极；
不同的中硫焦在组成上有很大差异，中温、低温中硫焦含酚高；在煤焦油加工利用方面，除了一些专门加工低、中温焦油用来生产甲酚等产品的焦油加工厂，绝大多数的焦油加工厂只加工高温煤焦油。高温煤焦油主要是由芳香烃组成的复杂混合物，炭素工业用煤沥青一般均由高温煤焦油加工而获得，用量最大的是粘结剂沥青。
其中，中硫焦粉末搅拌过程中加入沥青材料，中硫焦粉末与沥青材料比例为20：12，加料完成后搅拌速度控制2000转/min，搅拌1-2h；
上述可知中硫焦的成本低，石墨性能好，热膨胀系数低，要优于沥青焦；延迟焦化工艺生产的优质中硫焦经过回转炉煅烧，水分和挥发分显著减少，运输和储存都更方便；在石墨化过程中，石墨化温度是一个很关键的因素，影响优质中硫焦石墨化程度；
石油沥青分为纯地沥青和吹制地沥青两类。纯地沥青为原油经过减压蒸馏除去液体组成分后的残存物；吹制地沥青为重质原油经过加热并吹入空气后氧化聚合而成的高分子物质。后者较易形成乳胶，从胶接膜的性能来看，耐热性、耐候性以及耐冲击性优于纯地沥青。
其中，S4中第一升温速度20-30℃/min，升温至500℃，并保持1h，第二升温速度80-95℃/min，升温至1200℃，保持4-5h。
其中，负极材料升温后降至400-600℃进行恒温，保持5h。
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。
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 (7)
1.一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述中硫焦生产单次颗粒负极材料步骤如下：
S1、煅烧：对中硫焦进行加热煅烧；
S2、破碎：煅烧后的中硫焦降温，进行粉碎分筛；
S3、搅拌混合：将中硫焦粉末与粘结材料进行搅拌混合，并对混合物进行加热得到负极材料；
S4、升温：对负极材料进行加热、冷却；
S5、石墨处理：得到单颗粒负极材料。
2.根据权利要求1所述的一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述中硫焦煅烧温度200℃/min，温度控制为1500℃-1600℃，保持2h。
3.根据权利要求1所述的一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述中硫焦采用颚式破碎机破碎，破碎后的中硫焦经粉碎分筛，所述中硫焦粉碎颗粒为50um。
4.根据权利要求1所述的一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述S3中粘结剂材料采用沥青。
5.根据权利要求1所述的一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述中硫焦粉末搅拌过程中加入沥青材料，所述中硫焦粉末与所述沥青材料比例为20：12，所述加料完成后搅拌速度控制2000转/min，搅拌1-2h。
6.根据权利要求1所述的一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述S4中第一升温速度20-30℃/min，升温至500℃，并保持1h，第二升温速度80-95℃/min，升温至1200℃，保持4-5h。
7.根据权利要求6所述的一种中硫焦生产单次颗粒负极材料，其特征在于：所述负极材料升温后降至400-600℃进行恒温，保持5h。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 409904 meicui village, Longchi Town, Xiushan Tujia and Miao Autonomous County, Chongqing Applicant after: Chongqing Dongxing Carbon Material Co.,Ltd. Address before: 409904 meicui village, Longchi Town, Xiushan Tujia and Miao Autonomous County, Chongqing Applicant before: CHONGQING DONGXING CARBON MATERIAL Co.,Ltd. Country or region before: China |
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