一种高容量快充型负极焦及其制备方法和应用与流程

文档序号:34064210发布日期:2023-05-06 14:05阅读:42来源:国知局

本发明属负极材料领域,尤其涉及一种高容量快充型负极焦及其制备方法和应用。


背景技术:

1、20世纪飞速发展的工业经济给全人类带来了高度发达的物质文明,但也给人类居住环境带来了不可逆的破坏,当前人类面临着气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨蔓延、森林锐减、土地荒漠化、大气污染、水体污染、海洋污染及固体废物污染等全球性环境问题。由此走绿色(新能源)可持续发展路线是首选,更是历史发展的必然趋势,在新能源领域中,锂离子电池因其能量密度高、倍率性能优、循环性能好、环境友好等优异特性,是目前全世界都在广泛使用的绿色能源。近年来,随着人们对大储能、大动力、小型化的要求越来越高,迫使高能量密度、快充型锂电池迅猛发展,日益革新,这给锂电池主要组成部分之一的负极材料带来了新的挑战。

2、目前能解决高能量密度及快充要求的负极材料,大都从后端进行,在石墨中加入一定量硅氧化合物或单质硅,通过表面包覆改性及热处理后得到满足要求的负极材料,比如申请号201610091068.4提出的一种锂离子电池负极的硅碳复合材料及其制备方法,申请号201610272329提供的一种锂离子二次电池硅碳负极材料及其制备方法以及申请号201410089030.4提供的一种siox基复合材料、制备方法及锂离子电池等等,这些方法尽管满足了人们的需求,但大都从负极材料上游焦样产品入手,对其进行表面改性、整形、掺杂等手段达到满足客户要求的负极产品,未从产品焦样的生产过程及成焦机理出发,研发产品受焦样质量变化波动大,相同档次的负极产品因不同厂家不同批次的焦,需要重新研发,导致成本高,投入人力物力大,且并未从源头上解决问题,增加的工序需增加额外人力及成本。

3、因此亟待从制备负极材料的上游,原料(石油焦、沥青焦、针状焦及mcmb等)出发,前期进行干预,研发出一种新的高容量快充型的负极材料。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明的目的是提供一种高容量快充型负极焦及其制备方法和应用,在煤沥青主料中加入渣相或负极废料集成粉,能够很好的控制中间相发育,使其形成以大片为主的显微结构,宏观上呈现各向同性,确保锂离子能在各个方向上实现嵌锂或脱锂,大大缩短嵌/脱锂通道,实现快充;并掺入一定量的氧化亚硅或纳米硅,可大大提高容量,且硅完全被无定型碳包裹,避免了硅的膨胀,防止在充放电中因膨胀导致活性物质从集流体脱落而降低电池的安全性和使用寿命;从负极用焦前驱体出发,直接生产出满足市场要求的定制化负极用焦。

2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

3、本发明第一方面提供了一种高容量快充型负极焦的制备方法,以煤焦油沥青为主料,渣相或负极废料集成粉为调配料,将所述调配料加入到所述主料中,并配入氧化亚硅或纳米硅,分散均匀后进行炭化反应,然后进行破碎筛分和热处理最终获得所述高容量快充型负极焦。

4、优选地,所述调配料的加入量是所述主料的5~10wt%;所述氧化亚硅或纳米硅的配入量是所述主料的3~8wt%。

5、优选地,所述煤焦油沥青的软化点为35~40℃,原生喹啉不溶物qi≤3%。

6、优选地,所述渣相的原生喹啉不溶物qi为10~30%;或

7、所述负极废料集成粉的中位径d50为2~5μm。

8、优选地,所述分散过程中,搅拌速率为2000~5000rpm。

9、优选地,所述炭化反应过程中,炭化温度为465~485℃,压强为0.25~0.5mpa,反应时间为8~12h。

10、优选地,所述破碎筛分过程中,所述炭化反应后的炭化物破碎至全部过孔径为4mm的筛。

11、优选地,所述热处理过程中,将所述破碎筛分后得到的破碎物以2~5℃的升温速率升1000~1200℃,绝氧热处理1~3h。

12、本发明第二方面提供了一种高容量快充型负极焦,采用本发明第一方面所述的高容量快充型负极焦的制备方法获得。

13、本发明第三方面提供了一种如本发明第二方面所述的高容量快充型负极焦在制备锂离子电池负极材料上的应用。

14、本发明所提供的镀铬板用防锈产品及其制备方法的有益效果如下:

15、本发明的高容量快充型负极焦及制备方法,在煤沥青主料中加入渣相或负极废料集成粉,能够很好的控制中间相发育,使其形成以大片为主的显微结构,宏观上呈现各向同性,确保锂离子能在各个方向上实现嵌锂或脱锂,大大缩短嵌/脱锂通道,实现快充;并掺入一定量的氧化亚硅或纳米硅,可大大提高容量,且硅完全被无定型碳包裹,避免了硅的膨胀,防止在充放电中因膨胀导致活性物质从集流体脱落而降低电池的安全性和使用寿命;从负极用焦前驱体(其中此处的负极材料就是石墨,石墨可以由针状焦、同性焦、沥青焦及中间相碳微球等,经高温3000°以上处理后所得,即针状焦、同性焦等就是负极用焦前驱体)出发,直接生产出满足市场要求的定制化负极用焦。



技术特征:

1.一种高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,以煤焦油沥青为主料,渣相或负极废料集成粉为调配料,将所述调配料加入到所述主料中,并配入氧化亚硅或纳米硅,分散均匀后进行炭化反应,然后进行破碎筛分和热处理最终获得所述高容量快充型负极焦。

2.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,所述调配料的加入量是所述主料的5~10wt%;所述氧化亚硅或纳米硅的配入量是所述主料的3~8wt%。

3.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,所述煤焦油沥青的软化点为35~40℃,原生喹啉不溶物qi≤3%。

4.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,所述分散过程中,搅拌速率为2000~5000rpm。

6.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,所述炭化反应过程中,炭化温度为465~485℃,压强为0.25~0.5mpa,反应时间为8~12h。

7.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,所述破碎筛分过程中,所述炭化反应后的炭化物破碎至全部过孔径为4mm的筛。

8.根据权利要求1所述的高容量快充型负极焦的制备方法,其特征在于,所述热处理过程中,将所述破碎筛分后的破碎物以2~5℃的升温速率升1000~1200℃,绝氧热处理1~3h。

9.一种高容量快充型负极焦,其特征在于,采用权利要求1~8任一项所述的高容量快充型负极焦的制备方法获得。

10.一种如权利要求9所述的高容量快充型负极焦在制备锂离子电池负极材料上的应用。


技术总结
本发明公开了一种高容量快充型负极焦及其制备方法和应用,其中高容量快充型负极焦以煤焦油沥青为主料,渣相或负极废料集成粉为调配料,将调配料加入到主料中,并配入氧化亚硅或纳米硅,分散均匀后进行炭化反应,然后进行破碎筛分和热处理最终获得高容量快充型负极焦。本发明从制备负极材料的上游原料出发,前期进行干预,生产成本相对便宜,质量稳定,不仅具有较高的充放电可逆容量,而且能实现快充。

技术研发人员:严天祥,许祥军,王永涛,陈晓峰
受保护的技术使用者:宝武碳业科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/12
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1