本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，包括以下步驟：將石油焦顆粒與包覆改性劑混合攪拌，加熱并對石油焦顆粒進行包覆形成復(fù)合顆粒，冷卻，石墨化即可得到改善包覆性能的石墨負(fù)極材料，其中包覆改性劑按如下重量份數(shù)組分配成:瀝青55?60份、硬脂酸改性聚乙烯醇20?25份、納米摻氮氧化銦5?8份。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)采用瀝青、硬脂酸改性聚乙烯醇、納米摻氮氧化銦對石油焦進行包覆改性，降低了瀝青的表面張力、軟化度和結(jié)焦值，也起到降黏增塑的作用，實現(xiàn)了對石油焦顆粒的有效包覆改性，減少了石墨化后石墨表面的溝壑、凹坑等缺陷，提高了石墨的石墨化活性以及首次充放電效率及其循環(huán)穩(wěn)定性。
Preparation and Materials of Graphite Anode Material for Improving Coating Performance
The invention discloses a preparation method of graphite negative electrode material for improving coating performance, which comprises the following steps: mixing petroleum coke particles with coating modifier, heating and coating petroleum coke particles to form composite particles, cooling and graphitizing, then graphite negative electrode material for improving coating performance can be obtained, in which the coating modifier is composed of the following weight components: asphalt 55 60. Stearic acid modified polyvinyl alcohol 20 25 phr, nano-indium oxide 5 8 phr. Compared with the existing technology, the present invention uses asphalt, stearic acid modified polyvinyl alcohol and nano-indium oxide doped with nitrogen to coat petroleum coke, reduces the surface tension, softening degree and coking value of asphalt, also plays the role of reducing viscosity and plasticizing, realizes the effective coating modification of petroleum coke particles, reduces the defects of ravines and pits on graphite surface after graphitization, and improves the stone content. Graphitization activity of graphite, first charge-discharge efficiency and cycle stability of graphite.
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法及其材料
本專利技術(shù)涉及鋰電池負(fù)極材料
，尤其涉及一種改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法及其材料。
技術(shù)介紹
目前，主要的鋰離子電池負(fù)極材料有以下幾種：石墨化碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金，而大規(guī)模商品化的鋰離子電池負(fù)極只有兩大類，就是石墨類碳材料和鈦酸鋰(LTO)材料。石墨材料導(dǎo)電性好，結(jié)晶度較高，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，適合鋰的嵌入-脫嵌，放電比容量可達(dá)300mAh/g以上，充放電效率在90％以上，不可逆容量低于50mAh/g。著眼未來，負(fù)極材料的發(fā)展重點將向著高比容量、高充放電效率、高循環(huán)性能和較低成本的方向發(fā)展。但是，由于石墨層間距小(d002≤0.34nm)，致使在充放電過程中，石墨層間距改變，易造成石墨層剝落、粉化，還會發(fā)生鋰離子與有機溶劑分解，進而影響電池的循環(huán)性能；高溫瀝青由于其優(yōu)異的性能已廣泛應(yīng)用于石墨負(fù)極的改性包覆，但其流變性能差，適合的低黏度區(qū)間較窄；改性包覆石墨炭質(zhì)骨料脫落，過度氧化消耗，石墨化活性低，石墨化程度小，這給實際應(yīng)用帶來了很大的問題。有鑒于此，確有必要開發(fā)一種流變性好且包覆性能好、充放電容量大、脫鋰比容量高、石墨化程度高、循環(huán)壽命好的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法及其材料。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種流變性好且包覆性能好、充放電容量大、脫鋰比容量高、石墨化程度高、循環(huán)壽命好的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法及其材料。本專利技術(shù)為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，包括以下步驟：將石油焦顆粒與包覆改性劑混合攪拌，加熱并對石油焦顆粒進行包覆形成復(fù)合顆粒，冷卻，石墨化即可得到改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。進一步地，所述的包覆改性劑按如下重量份數(shù)組分配成:瀝青55-60份、硬脂酸改性聚乙烯醇20-25份、納米摻氮氧化銦5-8份。進一步地，所述的硬脂酸改性聚乙烯醇由硬脂酸與聚乙烯醇經(jīng)催化酯化反應(yīng)而得，聚乙烯醇的平均分子量16000-18000。進一步地，所述的包覆改性劑用量為石油焦顆粒總重量的8-18％。進一步地，所述的石油焦顆粒為以石油焦為原料，經(jīng)過初破、機械磨磨粉及整形得到的粒度范圍16-19um的石油焦顆粒。進一步地，所述的包覆過程包括調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速10-100Hz，爐內(nèi)加熱并程序升溫，程序升溫為常溫至200℃控制在0.5-10小時，200℃至400℃控制在1-10小時，00℃至600℃控制在1-10小時，600℃恒溫控制在1-10小時。進一步地，所述的冷卻為自然冷卻至常溫；石墨化為石墨化溫度2000-3000℃，時間為8-18小時。一種前述的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法制備而得的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。石油焦是石油的減壓渣油，經(jīng)焦化裝置，在500～550℃下裂解焦化而生成的黑色固體焦炭，其外觀為黑色或暗灰色的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，焦塊內(nèi)氣孔多呈橢圓形，且互相貫通，一般認(rèn)為它是無定形炭體，或是一種高度芳構(gòu)化的高分子碳化物中，含有微小石墨結(jié)晶的針狀或粒狀構(gòu)造的炭體物。可分為海綿狀焦、蜂窩狀焦和針狀焦3種。針狀焦：具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維紋理，致密如纖維狀，又稱優(yōu)質(zhì)焦，主要作用煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極，針狀焦主要是以芳烴含量高、非烴雜質(zhì)含量較少的渣油制得。本專利技術(shù)中優(yōu)選國產(chǎn)低成本石油焦如高硫焦等。高溫瀝青(硬瀝青)，環(huán)球法軟化點為95～120℃；此外，根據(jù)用戶要求，焦化廠可生產(chǎn)軟化點為120～250℃特高溫瀝青。本專利技術(shù)中優(yōu)選為軟化點250℃高溫瀝青。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)提供的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法及其材料，采用瀝青、硬脂酸改性聚乙烯醇、納米摻氮氧化銦對石油焦進行包覆改性，通過硬脂酸改性聚乙烯醇降低了高溫瀝青的表面張力、軟化度和結(jié)焦值，也起到降黏增塑的作用，有效地改善了高溫瀝青的流變性能。納米摻氮氧化銦與硬脂酸改性聚乙烯醇和瀝青摻入到石油焦顆粒并進行有效包覆，減少了石墨材料表面的C-O、C＝O等鍵，減少了石墨化后石墨表面的溝壑、凹坑等缺陷，改善了包覆后石墨的形貌及均勻性，提高了石墨的石墨化活性，提高了石墨負(fù)極材料的首次充放電效率及其循環(huán)穩(wěn)定性，重復(fù)充電/放電循環(huán)后也能防止活性材料的剝離和脫離以及抑制了電池的容量或輸出功率保持率的降低，首次放電容量可達(dá)284左右mAh/g，100次循環(huán)后可逆容量為580mAh/g左右，容量保持率為80％左右，脫鋰比容量可達(dá)345.2mAh/g左右，得到了流變性好且包覆性能好、充放電容量大、脫鋰比容量高、石墨化程度高、循環(huán)壽命好的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。上述是專利技術(shù)技術(shù)方案的概述，以下結(jié)合具體實施方式，對本專利技術(shù)做進一步說明。具體實施方式：為了使本專利技術(shù)的目的和技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。實施例1：本實施例提供的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，包括以下步驟：將石油焦顆粒與包覆改性劑混合攪拌，加熱并對石油焦顆粒進行包覆形成復(fù)合顆粒，冷卻，石墨化即可得到改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。具體地，包括：(1)將石油焦顆粒和重量百分?jǐn)?shù)為石油焦顆粒8％的包覆改性劑投至反應(yīng)釜內(nèi)，投料時要求邊攪拌邊投料，得到混合料，其中石油焦顆粒為以石油焦為原料，經(jīng)過初破、機械磨磨粉及整形得到的粒度范圍16-19um的石油焦顆粒，包覆改性劑的重量份數(shù)和組分為瀝青550份、硬脂酸改性聚乙烯醇25份、納米摻氮氧化銦5份，硬脂酸改性聚乙烯醇由硬脂酸與聚乙烯醇經(jīng)催化酯化反應(yīng)而得，聚乙烯醇的平均分子量16000-18000；(2)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速10Hz，爐內(nèi)加熱并程序升溫，對混合料進行程序升溫為常溫至200℃控制在0.5小時，200℃至400℃控制在10小時，00℃至600℃控制在1小時，600℃恒溫控制在10小時，在升溫過程中，混合料經(jīng)歷軟化、熔融等過程，結(jié)合攪拌過程，實現(xiàn)對石油焦顆粒的包覆，同時石油焦顆粒相互粘接，形成二次復(fù)合顆粒；(3)對二次復(fù)合顆粒進行冷至常溫，之后進行石墨化處理，石墨化為石墨化溫度2000℃，時間為18小時。本實施例還提供上述方法制備而得的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。實施例2：本實施例提供的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法及其材料，包括以下步驟：(1)將石油焦顆粒和重量百分?jǐn)?shù)為石油焦顆粒10％的包覆改性劑投至反應(yīng)釜內(nèi)，投料時要求邊攪拌邊投料，得到混合料，其中石油焦顆粒為以石油焦為原料，經(jīng)過初破、機械磨磨粉及整形得到的粒度范圍16-19um的石油焦顆粒，包覆改性劑的重量份數(shù)和組分為瀝青60份、硬脂酸改性聚乙烯醇20份、納米摻氮氧化銦8份，硬脂酸改性聚乙烯醇由硬脂酸與聚乙烯醇經(jīng)催化酯化反應(yīng)而得，聚乙烯醇的平均分子量16000-18000；(2)調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速100Hz，爐內(nèi)加熱并程序升溫，對混合料進行程序升溫為常溫至200℃控制在10小時，200℃至400℃控制在1小時，00℃至600℃控制在10小時，600℃恒溫控制在1小時，在升溫過程中，混合料經(jīng)歷軟化、熔融等過程，結(jié)合攪拌過程，實現(xiàn)對石油焦顆粒的包覆，同時石油焦顆粒相互粘接，形成二次復(fù)合顆粒；(3)對二次復(fù)合顆粒進行冷至常溫，之后進行石墨化處理，石墨化為石墨化溫度25本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，其特征在于，包括以下步驟：將石油焦顆粒與包覆改性劑混合攪拌，加熱并對石油焦顆粒進行包覆形成復(fù)合顆粒，冷卻，石墨化即可得到改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，其特征在于，包括以下步驟：將石油焦顆粒與包覆改性劑混合攪拌，加熱并對石油焦顆粒進行包覆形成復(fù)合顆粒，冷卻，石墨化即可得到改善包覆性能的石墨負(fù)極材料。2.如權(quán)利要求1所述的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，其特征在于，所述的包覆改性劑按如下重量份數(shù)組分配成:瀝青55-60份、硬脂酸改性聚乙烯醇20-25份、納米摻氮氧化銦5-8份。3.如權(quán)利要求2所述的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，其特征在于，所述的硬脂酸改性聚乙烯醇由硬脂酸與聚乙烯醇經(jīng)催化酯化反應(yīng)而得，聚乙烯醇的平均分子量16000-18000。4.如權(quán)利要求1所述的改善包覆性能的石墨負(fù)極材料的制法，其特征在于，所述的包覆改性劑用量為石油焦顆粒總重量的8-18％。5.如權(quán)利要求1所述的改善...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：晏犖，彭飛，仰韻霖，
申請(專利權(quán))人：東莞市凱金新能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44
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