专利名称：：一种炭素粉m生产制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种炭素粉M生产制造方法
技术领域：
。技术背景锂离子电池具有相对完整产业链，目前，国内产业化高性能锂离子电池负极材料生产厂家较少，主要使用天然石墨和普通石墨、天然石墨包覆处理。人造石墨虽然稳定性好，但其容量偏低，且比表面积及振实密度均不理想。MCMB其比容量也只能达到320mAh/g，极片压实密度只能达到1.45g/cm3，并且加工性能相对复杂，流程较难控制，成本偏高，难以满足需求。而炭素粉M专门为锂电池行业制作，石油焦、沥青焦、煤沥青焦精选配比，经过包覆、压制、焙烧等工序，通过机械修饰最后加工成不同形貌，再进行掺杂配比而成。用炭素粉M制造高端锂离子电池极具有独特效果，虽然天然石墨经过包覆，用于较多尖端的锂电池产品，但效果并不明显，两者之间相比有不少区别1、前期产品是一种价格低廉，资源丰富的石油焦为主要原材料，经多次高温石墨化，添加特种添加剂来制造炭素粉M;2、以往高端产品多以复杂的包覆处理，主要代表产品为中间相碳微球MCMB，降低了材料容量，而且前期加工工艺相对复杂很多，加工成本较高。炭素粉M釆用机械表面多次进行修饰整形与掺杂相结合，提高了材料Li+容量在实际电池生产应用中可以从320mAh/g提高到375mAh/g;3、炭素粉M成品形貌参次有序，可大幅度提高在电池制作过程中压实密度，由原来的L4g/cm3提高^1.6g/cm3;4、成本低廉，性价比高，炭素粉M主要原材料为石油焦，是炼油过程中附加主品。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种炭素粉M生产制造方法，其获得炭素粉M具有优质安全可靠、高容量，循环寿命长，而工艺方法简单，成熟稳定，资源丰富。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种炭素粉M生产制造方法，其特征在于步骤依次为(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦料以比例50±5:30±5:20±5加入中温沥青2040%，以焦重量为基准，搅拌1050分钟时间；经过油压机压制成型，再在1200140(TC下焙烧，时间为12天，求得基础材料；(3)将所得到的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间79小时，然后再在温度2400260(TC下进行第一次高温石墨化，时间为715天，求得第一个加工过的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间79小时，然后再在温度2600280(TC下进行第一次高温石墨化，时间为715天，求得第二个加工过的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间79小时，然后再在温度2800320(TC下进行第一次高温石墨化，时间为715天，求得第三个加工过的基础材料；(6)将经过以上工序的三种加工过的基础材料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理；(8)将三种材料分别进行粒度整形修饰为层状、类椭圆、类圆形的三种形貌；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按4050:2030:2535重量比例进行配比并混合搅拌；(10)把上工序所得炭素粉进行至少200(TC高温碳化处理，时间为0.51.5天，经过碳化，获得可作为锂离子电池的高端负极材料的炭素粉M。作为优选，步骤(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦料比例为50:30:20。步骤中层状、类椭圆、类圆形三种材料按40:30:30或者50:20:30重量比例进行配比并混合搅拌。与现有技术相比，本发明的优点在于通过本方法获得炭素粉M与传统碳微球、普通高纯石墨、普通炭素粉，天然石墨包覆比较效果明显，具体见附表炭素粉M产品技术性能优势<table>tableseeoriginaldocumentpage159</column></row><table>而工艺方法简单，成熟稳定，资源丰富。锂离子在充电过程中，Li+从阴极脱嵌出来经过电解液进入到阳极，负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态，在锂离子嵌人碳电极过程中，锂离子捕获电子，电子的补偿电荷从外电路供给到负极，保证负极的电荷平衡。放电时发生逆反应，Li+从负极极脱嵌出来经过电解液进入到正极，即当碳中不带电的锂电成Li+时，电子进入到外电路，锂离子迁移并进入到阴极，与此同时外电路提供的电子将氧化物晶格局部还原，二者形成阴极电流。在正常的充放电过程中，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构的氧化物的层间嵌人和脱出，一般只引起层面间距的变化，不破坏晶体结构，在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变，因此，从充放电的可逆性看，锂离子的反应应该是一种理想的可逆反应。炭素粉M用石油焦为主原材料经过320(TC高温石墨化，从而提高石墨化程度。锂电池比容量越高，循环寿命越长，稳定性越好，电池充放电率越大。同样，层间距也取决于碳的石墨化程度，石墨化程度增加可降低Li+扩散的活化能，并有利于"+的扩散。产品在磨粉之前加入一定比例添加剂，通过采用机械与掺杂相结合，用三种不同形貌及大小粒度均匀搭配等生产工艺，然后在高温处理过程中进行高温碳化装置去除有机杂质。材料形状为类球型，因为不规则圆，可大幅度提高在电池制作过程中压实密度(极片压实密度》1.6g/cm3)循环寿命6001000周容量保持率90%以上，大大简化高端锂离子负极材料工艺流程，并提高材料比容量，改善循环性能及加工性能。图l为粒度分布图；图2为扫描电镜图；图3为放电曲线图；图4为循环寿命图；图5为X-射线。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。对比实施例子1(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选，除去杂质和不可混入的异物；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦材料以重量比例50:30:20加入中温沥青2040%，进行搅拌1050分钟时间；温度为30060(TC可溶合。再在300吨油压机压制成型。然后进行1200140CTC焙烧，时间为8小时之内，求得基础材料；(3)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在1900210(TC下进行第一次高温石墨化，用水冷却时间为7天，求得第一个加工后的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在2100230(TC下进行第一次高温石墨化，用水冷却时间为7天，求得第二个加工后的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在2200240(TC下进行第一次高温石墨化，用水冷却时间为7天，求得第三个加工后的基础材料；以上三个加工后的基础材料出炉发现焦转化过程尚不是非常理想和完美；(6)将经过以上工序的三种材料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细等加工逐段进行；在碾磨过程中，粒度较难控制，而且机械磨损较大；(8)分别将三种料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按50:20:30比例进行混合配比并充分搅拌;(10)把工序9所得炭素粉进行至少200(TC高温碳化处理，时间为1天；可获得不同粒度的炭素粉M。对炭素粉进行各项理化指标测试，表面有一定毛刺，在制作电池过程中涂布有一定困难，有大颗粒存在。对比实施例子2炭素粉M生产制造方法其步骤依次为(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选；除去杂质和不可混入的异物；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦料以比例50:30:20加入中温沥青2040%，进行搅拌1050分钟时间；温度为30060(TC可溶合。在300吨油压机型压制成型。再在12001400。C下固化焙烧，时间为8小时之内，求得基础材料；(3)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在1900210(TC下进行第一次高温石墨化，由水冷却改成自然冷却；时间从原来的7天延长到10天，求得第一个加工后的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在2300250(TC下进行第一次高温石墨化，由水冷却改成自然冷却；时间从原来的7天延长到10天，求得第二个加工后的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在24002600'C下进行第一次高温石墨化，由水冷却改成自然冷却；时间从原来的7天延长到10天，求得第三个加工后的基础材料；以上三个加工后的基础材料出炉发现焦转化过程比实例一要好些，从表面识别有些光亮，乌黑；(6)将经过以上工序的三种料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细等加工逐段进行；在碾磨过程中，发现石墨化温度提高，粒度加工便于控制，机械磨损也较小；(8)分别将三种料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按50:20:30比例进行混合配比并充分搅拌;(10)把工序9所得炭素粉进行至少2000'C高温碳化处理，时间为1天；碳化后可获得不同粒度的炭素粉M。对炭素粉进行各项理化指标测试，比前面实施例子的质量有一定提高。对比实施例子3炭素粉M.生产制造方法其步骤依次为(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选；除去杂质和不可混入的异物；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦以重量比例50:30:20加入中温沥青2040%，进行搅拌1050分钟时间；温度为30060(TC可溶合。在300吨油压机压制成型。进行12001400。C焙烧，时间为12天，求得基础材料；(3)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在1900210(TC下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间从一周延长到14天。求得第一个加工后的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在22002500'C下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间从一周延长到14天，求得第二个加工后的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在25002800'C下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间从一周延长到14天，求得第三个加工后的基础材料；时间上的延长发现焦转化炭过程比实例二效果更好；(6)将经过以上工序的三种材料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细等加工逐段进行；在碾磨过程中，发现随着石墨化温度的逐步提高，得出炭素粉就越理想；(8)分别将三种料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形；经过三种形貌搭配可以发现，要电池制作过程中涂布工艺较好控制，极片光滑及电池容量易发挥；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按40:30:30重量比例进行混合配比并充分搅拌；(10)把工序9所得炭素粉进行至少2000'C高温碳化处理，时间为1天；可获得不同粒度炭素粉M。碳化后经过筛选的炭素粉从表面看实例三比实例二变化较大；炭素粉各项理化指标测试，振实密度有所提高，压实密度及比容量逐步提高。对比实施例子4炭素粉M生产制造方法其步骤依次为(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选；除去杂质和不可混入的异物；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦以比例50:30:20加入中温沥青2040%，进行搅拌1050分钟时间；温度为30060(TC可溶合。在300吨油压机压制成型。进行1200140(TC焙烧，时间为12天，求得基础材料；(3)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在1900220(TC下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间从一周延长到14天。求得第一个加工后的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在2300260(TC下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间从一周延长到14天，求得第二个加工后的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在27003000'C下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间从一周延长到14天，求得第三个加工后的基础材料；时间上的延长发现焦转化炭过程比实例三更符合要求；(6)将经过以上工序的三种材料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细等加工逐段进行；在碾磨过程中，发现随着石墨化温度的逐步提高，得出炭素粉越接近理想指标；(8)分别将三种料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按40:30:30比例进行混合配比并充分搅拌;(10)把工序9所得炭素粉进行至少200(TC高温碳化处理，时间为l天；碳化后经过筛选的炭素粉表面比看实例三更符合要求较理想；可获得不同粒度炭素粉M。与前面几次相比较更为理想，炭素粉各项理化指标测试，达到要求，并更加好；更加符合制作锂电池负极材料要求。最佳实施例子5炭素粉M生产制造方法，其步骤依次为(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选；除去杂质和不可混入的异物；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦以比例50:30:20加入中温沥青2040%，进行搅拌1050分钟时间；温度为300600。C可溶合。在300吨油压机压制成型。进行12001400。C固化焙烧，时间为12天，求得基础材料；(3)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在24002600'C下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间为15天，求得第一个加工后的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在2600280CrC下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间为15天；求得第二个加工后的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青2040%为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力810kPa，浸焙时间8小时。然后再在2800320(TC下进行第一次高温石墨化，用自然冷却，时间为15天。求得第三个加工后的基础材料；(6)将经过以上工序的三种料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细等加工逐段进行；(8)分别将三种加工后的基础材料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按40:30:30比例进行混合配比并充分搅拌；(10)把工序9所得炭素粉进行至少200(TC高温碳化处理，或者更高的温度下进行碳化处理，时间为l天；经过碳化，可获得不同粒度炭素粉M，同样比例原材料配比，在同样的高温下焙烧，得出不同的炭素粉形状，经混合掺杂后就获得较理想的炭素粉M;到生产厂使用证实，容量高、循环寿命长，大电流性能好，与电解液相溶性好，压实密度高，受到生产厂的欢迎。基本参数见图1-5。这里需要说明的是，由于产品在包覆时的包覆层不同，再加之在后面的高温石墨化温度不同，所得的加工后的三种基础材料的表面不同，在进行机械加工粒度时，可以用气流磨的工艺掌握产品的形貌，使其基本上接近层状1、类椭圆3或类圆形2形状，就是总体上基本接近层状、椭圆状或圆形状，边缘带有一定不规则形状。而且步骤3、4、5的次序是可以调换的，没有实质上影响。权利要求1、一种炭素粉M生产制造方法，其特征在于步骤依次为(1)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选；(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦料以比例50±5∶30±5∶20±5加入中温沥青20～40％，以焦重量为基准，搅拌10～50分钟时间；经过油压机压制成型，再在1200～1400℃下焙烧，时间为1～2天，求得基础材料；(3)将所得到的部份基础材料加入中温沥青20～40％为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力8～10kPa，浸焙时间7～9小时，然后再在温度2400～2600℃下进行第一次高温石墨化，时间为7～15天，求得第一个加工过的基础材料；(4)将所得的部份基础材料加入中温沥青20～40％为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力8～10kPa，浸焙时间7～9小时，然后再在温度2600～2800℃下进行第一次高温石墨化，时间为7～15天，求得第二个加工过的基础材料；(5)将所得的部份基础材料加入中温沥青20～40％为浸渍剂，以基础材料重量为基准，进行第一次高压浸焙包覆，大气压力8～10kPa，浸焙时间7～9小时，然后再在温度2800～3200℃下进行第一次高温石墨化，时间为7～15天，求得第三个加工过的基础材料；(6)将经过以上工序的三种加工过的基础材料用破碎机破碎，进行分级处理；(7)然后用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理；(8)分别将三种材料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形；(9)将层状、类椭圆、类圆形三种材料按40～50∶20～30∶25～35重量比例进行配比并混合搅拌；(10)把上工序所得炭素粉进行至少2000℃高温碳化处理，时间为0.5～1.5天，经过碳化，获得可作为锂离子电池的高端负极材料的炭素粉M。2、根据权利要求1所述的炭素粉M生产制造方法，其特征在于步骤(2)将石油焦、沥青焦、煤沥青焦料比例为50:30:20。3、根据权利要求1所述炭素粉M生产制造方法，其特征在于所述的基础材料是同种原料用三种不同温度控制及工艺能制造出三种不同的基础材料。4、根据权利要求1所述炭素粉M生产制造方法，其特征在于所述的基础材料进行粒度整形为层状、类椭圆、类圆形。5、根据权利要求1所述的炭素粉M生产制造方法，其特征在于所述的步骤(9)中层状、类椭圆、类圆形三种材料按40:30:30或者50:20:30重量比例进行配比并混合搅拌。6、根据权利要求1所述的炭素粉M生产制造方法，其特征在于所述的步骤(3)、(4)、(5)是可以调换的。全文摘要一种炭素粉M生产制造方法，其特征在于步骤依次将石油焦、沥青焦、煤沥青焦经过精选，按50±5∶30±5∶20±5比例混合在1200～1400℃的温度进行煅烧，破碎、筛选、压制、焙烧、石墨化及机械加工分理、掺杂球化、高温碳化处理，最后加工成不同形貌层状、类椭圆、类圆形的材料，按40～50∶20～30∶30比例进行混合掺杂。最后获得优质的炭素粉M，其特点为形貌参次有序、比容量高、循环寿命长，安全可靠，炭素粉M负极材料工艺方法简单，成熟稳定，适合在锂电池行业推广应用。文档编号H01M4/38GK101327925SQ200710069679公开日2008年12月24日申请日期2007年6月22日优先权日2007年6月22日发明者顾向宏申请人:顾向宏