一种焦原料的快速评价方法技术

本发明专利技术公开了一种焦原料的快速评价方法，所述方法包括以下步骤：1)取至少2组焦原料，使各组焦原料组间的粒度D50偏差≤2μm，且各组焦原料组内的比表面积偏差≤2m

A fast method for evaluating coke raw materials

Rapid evaluation of the present invention discloses a coke method, the method comprises the following steps: 1) from at least 2 sets of coke, the coke particle size D50 each deviation is not greater than 2 mu m groups, and each group coke surface area deviation less than 2m

【技术实现步骤摘要】
一种焦原料的快速评价方法
本专利技术涉及碳素材料和锂电
，涉及一种焦原料的快速评价方法，尤其涉及一种既能快速评价焦原料石墨化后成品容量，又能快速评价焦原料结晶度、各向异性程度或易石墨化性能的评价方法。
技术介绍
目前，锂离子电池因具有能量密度高、比功率大、循环性能好、无记忆效应、无污染等特点，已经广泛应用于数码、储能、动力等各个领域。锂离子电池负极材料有天然石墨、人造石墨和合金类材料几类，其中人造石墨因其电解液兼容性能好、循环性能好等优势，正受到电池厂家越来越多的关注。人造石墨主要采用针状焦、沥青焦、石油焦、同性焦、中间相焦、中间相炭微球等碳素原料，经2500℃～3000℃的高温热处理后，转化为石墨结构，该过程极其复杂，既涉及石墨微晶在径/轴向的有序排列、晶界的消失、晶体界面处C-C六圆环的形成、晶体的生长，还涉及石墨层边界处不饱和碳原子的催化反应、碳原子或气体分子的热震动、石墨微晶的各向异性特性、石墨层层间的范德华力等微观热力学或动力学行为。目前，焦原料供应商大多针对传统碳素厂家提供CTE、真密度、挥发分、灰分、N、S含量等指标，这些指标对锂电负极厂家针对性差、指导意义低。锂电负极厂家评价原料优劣也大多采用石墨化后平行对比的方法，该方法测试周期长、效率低。所以开发针对锂电用途的焦原料快速评价方法迫在眉睫。为解决以上问题，文献《针状焦偏光显微分析方法及影响因素探讨》(杜勇,刘春法,单长春-《炭素技术》-2007)和《偏光显微定量分析针状焦微观结构方法的探讨》(田凌燕,汪军平,蔡烈奎-《炭素技术》-2010)，利用偏光下焦炭根据结构形态和光学性质的差异，可以分为若干显微组分。但偏光显微镜在实际应用中存在取样代表性差、分析主观因素影响大、量化误差大等不利因素。文献《ThermalandelectrochemicalstudiesofcarbonsforLi-ionbatteries1.Thermalanalysisofpetroleumandpitchcokes》(TTran，BYebka，XSong，GNazri，KKinoshita,《JournalofPowerSources》,1999,85(2))，利用焦原料在空气中的氧化失重，通过TGA测试评价原料的结晶度、Lc、La尺寸。但该方法评价的准确性低，也无法有效评价预估焦原料成品容量。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种焦原料的快速评价方法，本专利技术的评价方法不仅可以快速评价焦原料石墨化后成品容量，还能评价焦原料结晶度、各向异性程度或易石墨化性能。本专利技术中所述“焦原料样品”指待评价的焦原料，其是未经石墨化的样品原料。本专利技术中所述“焦原料样品的石墨化品”也指“焦原料样品的石墨化成品”，更具体的指：石墨化处理后的焦原料。所述石墨化处理的方法为现有技术，本领域技术人员可以参照现有技术进行石墨化处理。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种焦原料的快速评价方法，所述评价方法包括以下步骤：(1)取至少2组焦原料，使各组焦原料组间的粒度D50偏差≤2μm，且各组焦原料组内的比表面积偏差≤2m2/g，挥发分偏差≤2％；(2)然后分别对至少2组焦原料中的每一个焦原料样品在氧化性气氛下进行热重测试，得到氧化反应失重起始温度；(3)分别以焦原料样品的石墨化品作为负极活性物质制成极片，并以锂片为对电极进行测试得到焦原料石墨化后成品容量；(4)最后根据氧化反应失重起始温度和石墨化后成品容量的数据绘图，得到焦原料石墨化后成品容量和氧化反应失重起始温度的关系。本专利技术的评价方法中，步骤(1)所述至少2组焦原料中的每一组均包含至少2个焦原料样品，优选至少5个焦原料样品，进一步优选10个焦原料样品。本专利技术的评价方法中，步骤(1)粒度D50偏差≤2μm，例如2μm、1.8μm、1.5μm、1.2μm、1μm、0.5μm等。比表面积偏差≤2m2/g，例如2m2/g、1.5m2/g、1.1m2/g、1m2/g、0.8m2/g、0.7m2/g、0.5m2/g或0.3m2/g等。挥发分偏差≤2％，例如2％、1.8％、1.6％、1.3％、1％、0.5％、0.3％、0.2％或0.1％等。本专利技术的评价方法首先控制组间的样品粒度和比表面积处于同等水平，并控制组内样品的挥发分偏差≤2％，然后对各组分别进行氧化性气氛下的热重测试，得到氧化反应失重起始温度，最后以焦原料的石墨化品作为负极活性物质制成极片进行测试得到焦原料石墨化后成品容量，并以得到的氧化反应失重起始温度和焦原料石墨化后成品容量的数据绘图。从绘制得到的图中可以很清晰地了解到氧化反应失重起始温度和焦原料石墨化后成品容量的变化关系，从而可以在实际中指导应用中对焦原料的选择。本专利技术的评价方法能快速评价焦原料结晶度、各向异性程度、易石墨化性能以及石墨化后的石墨化度和容量。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。优选地，步骤(1)所述焦原料为至少5组，优选为10组。优选地，步骤(1)所述焦原料的粒径D50＝3μm～2000μm，例如3μm、5μm、10μm、20μm、40μm、60μm、100μm、150μm、200μm、300μm、400μm、500μm、650μm、800μm、1000μm、1200μm、1300μm、1500μm、1750μm或2000μm等，优选D50＝13μm～15μm。优选地，步骤(1)所述焦原料的比表面积为0.2m2/g～10m2/g，例如0.2m2/g、0.5m2/g、1m2/g、2m2/g、3m2/g、5m2/g、6.5m2/g、7.5m2/g、8.5m2/g、9m2/g或10m2/g等。优选地，步骤(1)所述焦原料的粒径D10＝5μm～7μm，粒径D50＝13μm～15μm，粒径D90＝25μm～32μm；比表面积为2m2/g～4m2/g。此优选技术方案中，D10＝5μm～7μm，例如5μm、5.2μm、5.5μm、6μm、6.2μm、6.3μm、6.5μm、6.8μm或7μm等。粒径D50＝13μm～15μm，例如13μm、13.5μm、13.8μm、14μm、14.5μm或15μm等。D90＝25μm～32μm，例如25μm、26μm、26.5μm、27μm、27.5μm、28μm、28.5μm、29μm、30μm、30.5μm、31μm或32μm等。比表面积为2m2/g～4m2/g，例如2m2/g、2.2m2/g、2.5m2/g、2.6m2/g、2.8m2/g、3m2/g、3.5m2/g或4m2/g等。本专利技术的评价方法中，使步骤(1)挥发分偏差≤2％的方式可以是直接对待测焦原料进行筛选，也可以通过预处理改变焦原料的挥发分而达到所述偏差要求。本专利技术的评价方法中，使步骤(1)粒度D50偏差≤2μm的方式可以是直接对待测焦原料进行筛选，也可以通过粉碎改变粒度D50而达到所述粒度D50偏差要求。本专利技术的评价方法中，使步骤(1)比表面积偏差≤2m2/g的方式可以是直接对待测焦原料进行筛选，也可以通过粉碎改变比表面积而达到比表面积偏差要求。作为本专利技术所述方法的优选技术方案，改变焦原料的挥发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焦原料的快速评价方法，其特征在于，所述评价方法包括以下步骤：(1)取至少2组焦原料，使各组焦原料组间的粒度D50偏差≤2μm，且各组焦原料组内的比表面积偏差≤2m

【技术特征摘要】
1.一种焦原料的快速评价方法，其特征在于，所述评价方法包括以下步骤：(1)取至少2组焦原料，使各组焦原料组间的粒度D50偏差≤2μm，且各组焦原料组内的比表面积偏差≤2m2/g，挥发分偏差≤2％；(2)然后分别对至少2组焦原料中的每一个焦原料样品在氧化性气氛下进行热重测试，得到氧化反应失重起始温度；(3)分别以焦原料样品的石墨化品作为负极活性物质制成极片，并以锂片为对电极进行测试得到焦原料石墨化后成品容量；(4)最后根据氧化反应失重起始温度和焦原料石墨化后成品容量的数据绘图，得到焦原料石墨化后成品容量和氧化反应失重起始温度的关系。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，步骤(1)所述至少2组焦原料中的每一组均包含至少2个焦原料样品，优选至少5个焦原料样品，进一步优选10个焦原料样品；优选地，步骤(1)所述焦原料的粒径D50＝3μm～2000μm，优选D50＝13μm～15μm；优选地，步骤(1)所述焦原料的比表面积为0.2m2/g～10m2/g，优选2m2/g～4m2/g；优选地，步骤(1)所述焦原料的粒径D10＝5μm～7μm，粒径D50＝13μm～15μm，粒径D90＝25μm～32μm；比表面积为2m2/g～4m2/g。3.根据权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，步骤(1)所述挥发分偏差≤2％通过直接筛选，或预处理改变挥发分的方式得到；优选地，步骤(1)所述粒度D50偏差≤2μm通过直接筛选，或粉碎改变粒度D50的方式得到；优选地，步骤(1)所述比表面积偏差≤2m2/g通过直接筛选，或粉碎改变比表面积的方式得到。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预处理为热处理，具体包括：在惰性气氛下，升温至800℃～1450℃并保温0.5h～4h，从而使挥发分降低至所需范围；优选地，升温的速率为2℃/min～20℃/min；优选地，挥发分降低至0～2％；优选地，所述粉碎采用的装置为雷蒙磨。5.根据权利要求1-4任一项所述的评价方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化性气氛为氧气气氛或空气气氛中的任意一种；优选地，所述步骤(2)所述氧化性气氛为空气气氛，空气流量为20ml/min～60ml/min；优选地，步骤(2)所述热重测试采用的设备包括热重分析仪或热重差示扫描联用仪中的任意一种；优选地，步骤(2)热重测试时的升温温度范围为从最低温度30℃到最高温度1000℃；优选地，步骤(2)热重测试时升温温度范围的最高温度为700℃～1000℃；优选地，步骤(2)热重测试时的升温速度为1℃/min～20℃/min；优选地，步骤(2)所述氧化反应失重起始温度为：热重测试得到的热重分析TG曲线中，基线延长线和TG曲线最大斜率处所作切线的交点所对应的温度。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述焦原料石墨化后成品容量通过如下方法得到：以每一焦原料样品的石墨化品作为负极活性物质制成负极浆料，分别涂覆到负极集流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗恒，周海辉，闫慧青，任建国，黄友元，岳敏，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44