人造石墨负极材料典型生产工艺
发布时间:2023-09-21来源:未知 编辑:admin
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石墨负极原料(主要为粉状碳粉)与沥青,通过混捏、成型、浸渍、焙烧、石墨化后得到负极材料(片状或柱状)。将焦炭(破碎、包覆、混捏)或碳粉石墨化(3000℃以上),筛分得到产品。工艺主要是改变碳结构。
人造石墨负极的原料并不是天然石墨矿石,而是焦炭,包括石油焦和针状焦,沥青是粘结剂。人造石墨负极是将石油焦、针状焦、沥青等经粉碎、计量、混捏、成型(造粒)、超高温石墨化(2200- 3300℃)、筛分、除磁、包装等步骤制成。一般来讲,高能量密度的人造石墨使用针状焦作为原料,中低端的则使用便宜一些的石油焦。
人造石墨主要生产工序说明:
1) 粉碎:将石油焦/针状焦和沥青粉碎并混合均匀(原辅料粉碎成小颗粒后,既有利于原料和辅料充分接触和混合,又有利于造粒环节形成期望粒径的大颗粒);
2) 造粒:将混合均匀的物料进行造粒,得到负极半成品,造粒是人造石墨最核心的环节,颗粒大小直接决定负极性能,大颗粒易膨胀,循环寿命短,而小颗粒需要更多粘结剂,影响电池能量密度,因此高端人造石墨通常在石墨化后进行二次造粒,将7-8个小颗粒粘结,这样同时兼顾膨胀性能和能量密度;
3) 石墨化:将造粒处理的物料进行石墨化处理,石墨化温度为2200- 3300℃,石墨化时间大于等于8h。
负极材料石墨化是指高温下将碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构,即由乱层结构转化为有序的石墨晶体结构,其目的是获得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐摩擦等的性能。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。石墨化温度越高,石墨化微晶结构发育越完善(石墨化程度越高)。
污染物主要为:颗粒物、二氧化硫、氮氧化物,沥青烟、苯并[a]芘等少量。颗粒物主要经袋式除尘器处理,二氧化硫、氮氧化物主要经双碱法脱硫处理,沥青烟、苯并[a]芘等主要经收集吸附处理。