本發(fā)明涉及材料改性處理技術(shù)領(lǐng)域,具體是一種改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝及應(yīng)用。
背景技術(shù):
近年來,隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步,電子產(chǎn)品已經(jīng)普及化,消費(fèi)者對電池的使用壽命、能量密度以及安全性更加地關(guān)注。因此,一些使用性能好且能量密度高的電池材料被廣泛地研究。特別是近幾年對鋰離子電池的研究,要求具有更高的能量密度,更好的使用性能。目前,在鋰電池領(lǐng)域,已經(jīng)針對提高電池的使用性能,獲取更高能力密度的電池進(jìn)行了廣泛的研究,然而隨著電子產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,對電池的性能要求也進(jìn)一步提高,這就需要提高電池材料的振實(shí)密度,從而提高人造石墨電池的性能。
目前在人造石墨生產(chǎn)中,針對一些表面改性處理的產(chǎn)品已經(jīng)得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用,但是存在一個不足之處,加工中材料的振實(shí)密度偏低,大家知道人造石墨材料后續(xù)加工過程中,會進(jìn)行石墨化,這些低振實(shí)密度材料進(jìn)行石墨化后的振實(shí)密度也會相對偏低,如此必定對提高鋰電池的使用性能會有影響。
在人造石墨材料的加工中,一般進(jìn)行表面改性處理以提高材料的振實(shí)密度。振實(shí)密度是指在一定條件下容器中粉末經(jīng)過振實(shí)后所測得單位容積的質(zhì)量。所以在改性中應(yīng)盡可能提高材料的振實(shí)密度,從而保證鋰電池產(chǎn)品有較高的使用性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝及應(yīng)用,通過調(diào)整加工中的工藝參數(shù),對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,在不影響產(chǎn)品的加工性能、材料的安全性和穩(wěn)定性前提下,保證人造石墨材料在改性處理中獲得相對更高、更穩(wěn)定的振實(shí)密度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝,包括以下步驟:
①首先對反應(yīng)釜攪拌器進(jìn)行改造:將原有反應(yīng)釜攪拌器的內(nèi)螺帶寬度縮短20~40mm,將外螺帶上的刮刀數(shù)量增加6~10根;接著將人造石墨材料投入到改造后的反應(yīng)釜中進(jìn)行升溫改性,改性的恒溫溫度在600℃~650℃,恒溫時間在 280~320min,改性處理總時間為500~560min;
②按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到12~14r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
③按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到21~23r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
④按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到38~40r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟①中,內(nèi)螺帶的寬度縮短40mm,外螺帶上的刮刀數(shù)量增加8根,所述人造石墨材料為本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)的各種普通人造石墨材料,人造石墨材料每次低溫表面改性的投加量為650~700kg。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟①中,人造石墨材料每次低溫表面改性處理的投加量為675kg。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟①中,人造石墨材料改性后的粒徑為D50體積平均粒徑在15~23μm。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟①中,人造石墨材料改性后的粒徑為D50體積平均粒徑在16~19μm。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟①中,所述的人造石墨材料低溫表面改性處理的恒溫溫度在650℃,恒溫時間較佳是300min,恒溫時間最佳是320min,改性處理總時間為500~560min。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟②中,所述反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速為13r/min。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟③中,所述反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速為22r/min。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述步驟④中,所述反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速為39r/min。
所述的改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝在鋰電池負(fù)極材料中的應(yīng)用。
本發(fā)明是提供人造石墨材料在改性處理中的應(yīng)用。
本發(fā)明提供的是一種人造石墨材料在制備鋰電池負(fù)極材料中工藝參數(shù)的改進(jìn),是產(chǎn)品更加穩(wěn)定,優(yōu)化產(chǎn)品。所述的鋰電池材料一般指鋰電池負(fù)極材料。
本發(fā)明所用的試劑和原料均市售可得。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:①增加刮刀降低物料受熱后,在反應(yīng)釜的釜壁上積料的問題;②縮短內(nèi)螺帶寬度,防止物料堆積,增加物料運(yùn)動自由性,使物料包覆更均勻、更致密;③降低改性后物料的揮發(fā)分;④振實(shí)密度明顯提高;⑤整體粒度分布不會受影響,大小顆粒分布更均勻;⑥改性后的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定,優(yōu)化產(chǎn)品的性能指標(biāo)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例,對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例中,一種改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝,包括以下步驟:
①將人造石墨材料675kg投入到反應(yīng)釜中進(jìn)行升溫改性,改性的恒溫溫度在600℃,恒溫時間在280min,改性處理總時間為500min;
②按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到12r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
③按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到21r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
④按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到38r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜。
按照此工藝所生產(chǎn)出來的材料結(jié)果如下:
步驟②工藝參數(shù)最終出料量612.02kg,收率90.67%,粒徑D10:7.07μm,粒徑D50:18.93μm,粒徑D90:46.84μm,粒徑D99:171.67μm,粒徑Dmax:309.07μm,振實(shí)密度0.65g/cm3,揮發(fā)分7.66%。
步驟③工藝參數(shù)最終出料量606.55kg,收率89.86%,粒徑D10:8.93μm,粒徑D50:19.04μm,粒徑D90:39.52μm,粒徑D99:121.58μm,粒徑Dmax:195.41μm,振實(shí)密度0.71g/cm3,揮發(fā)分6.11%。
步驟④工藝參數(shù)最終出料量602.37kg,收率89.24%,粒徑D10:8.93μm, 粒徑D50:19.77μm,粒徑D90:58.07μm,粒徑D99:168.27μm,粒徑Dmax:274.63μm,振實(shí)密度0.76g/cm3,揮發(fā)分5.30%。
實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例中,一種改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝,包括以下步驟:
①將人造石墨材料675kg投入到反應(yīng)釜中進(jìn)行升溫改性,改性的恒溫溫度在625℃,恒溫時間在300min,改性處理總時間為560min;
②按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到14r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
③按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到23r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
④按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到40r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜。
按照此工藝所生產(chǎn)出來的材料結(jié)果如下:
步驟②工藝參數(shù)最終出料量609.80kg,收率90.34%,粒徑D10:7.11μm,粒徑D50:18.87μm,粒徑D90:48.64μm,粒徑D99:183.24μm,粒徑Dmax:298.98μm,振實(shí)密度0.66g/cm3,揮發(fā)分7.04%。
步驟③工藝參數(shù)最終出料量605.95kg,收率89.77%,粒徑D10:8.87μm,粒徑D50:19.18μm,粒徑D90:40.78μm,粒徑D99:208.64μm,粒徑Dmax:306.31μm,振實(shí)密度0.72g/cm3,揮發(fā)分5.75%。
步驟④工藝參數(shù)最終出料量602.64kg,收率89.28%,粒徑D10:9.01μm,粒徑D50:19.65μm,粒徑D90:50.37μm,粒徑D99:225.38μm,粒徑Dmax:315.37μm,振實(shí)密度0.75g/cm3,揮發(fā)分5.03%。
實(shí)施例3
本發(fā)明實(shí)施例中,一種改進(jìn)的人造石墨材料的低溫表面改性工藝,包括以下步驟:
①將人造石墨材料675kg投入到反應(yīng)釜中進(jìn)行升溫改性,改性的恒溫溫度在650℃,恒溫時間在320min,改性處理總時間為550min;
②按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到13r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù) 量3釜;
③按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到22r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜;
④按照步驟①的條件,將反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)整到39r/min進(jìn)行改性,生產(chǎn)數(shù)量3釜。
按照此工藝所生產(chǎn)出來的材料結(jié)果如下:步驟②工藝參數(shù)最終出料量610.06kg,收率90.38%,粒徑D10:7.54μm,粒徑D50:18.58μm,粒徑D90:49.37μm,粒徑D99:197.23μm,粒徑Dmax:305.24μm,振實(shí)密度0.65g/cm3,揮發(fā)分6.78%。步驟③工藝參數(shù)最終出料量603.25kg,收率89.37%,粒徑D10:8.91μm,粒徑D50:19.68μm,粒徑D90:48.78μm,粒徑D99:208.77μm,粒徑Dmax:297.68μm,振實(shí)密度0.71g/cm3,揮發(fā)分5.34%。步驟④工藝參數(shù)最終出料量607.29kg,收率89.97%,粒徑D10:9.01μm,粒徑D50:19.87μm,粒徑D90:51.37μm,粒徑D99:232.54μm,粒徑Dmax:328.79μm,振實(shí)密度0.75g/cm3,揮發(fā)分4.67%。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):①增加刮刀降低物料受熱后,在反應(yīng)釜的釜壁上積料的問題;②縮短內(nèi)螺帶寬度,防止物料堆積,增加物料運(yùn)動自由性,使物料包覆更均勻、更致密;③降低改性后物料的揮發(fā)分;④振實(shí)密度明顯提高;⑤整體粒度分布不會受影響,大小顆粒分布更均勻;⑥改性后的產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定,優(yōu)化產(chǎn)品的性能指標(biāo)。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此,無論從哪一點(diǎn)來看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外,應(yīng)當(dāng)理解,雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述,但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案,說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體,各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合,形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。