一种高能效碳素匣钵及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂电池生产技术领域，尤其涉及一种高能效碳素匣钵及其制备方法，一种高能效碳素匣钵，由碳素粗骨料

【技术实现步骤摘要】
一种高能效碳素匣钵及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池生产
，尤其涉及一种高能效碳素匣钵及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着手机和笔记本电脑等电子产品的快速发展，对消费类锂电池能量密度的要求日益提升，中间相碳微球成本高
、
比容量低
(
仅
280
～
340mA
·
h/g)
等缺点日益凸显，低成本
、
高比容量的人造碳素负极应运而生
。2013
年开始，动力型锂电池需求迅猛增长，
2016
年，其市场占比首次超过消费型锂电池
。
在此背景下，人造碳素负极材料也发展为市场绝对主流
。
[0003]人造碳素源自化石能源
、
高能耗等问题日益突显
。
为了满足锂电池负极材料碳素化工业低耗
、
绿色的发展趋势，降低负极材料的生产成本，提高碳素匣钵的寿命与性能成为亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高能效碳素匣钵及其制备方法
。
[0005]一种高能效碳素匣钵，由以下重量份的原料经高温碳素化制得：
[0006]碳素粗骨料
10
～
50
份
、
碳素细骨料
20
～
35
份
、/>碳素细粉
15
～
40
份
、
调质添加剂
0.01
～3份
、
水溶性结合剂3～
25
份；
[0007]优选的，所述调制添加剂由
50
～
60
重量份的硼化锆
、25
～
30
重量份的铝粉
、100
～
120
重量份的铁粉和
30
～
40
重量份的硼矸组成
。
[0008]优选的，碳素骨料包括碳素粗骨料和碳素细骨料，所述碳素骨料为高碳鳞片石墨
、
高碳土状石墨
、
石油焦和无烟煤中的一种或多种，所述碳素粗骨料的粒径为
1mm
～
3mm
，所述碳素细骨料的粒径为
0.08mm
～
1mm。
[0009]优选的，所述碳素细粉为高碳鳞片石墨
、
高碳土状石墨
、
石油焦和无烟煤中的一种或多种，所述碳素细粉的粒径为
200
～
600
目
。
[0010]优选的，所述水溶性结合剂为
C9
石油树脂
、
酚醛树脂
、
石墨烯改性纤维增强环氧树脂
、
聚氨酯改性环氧树脂
、
阿拉伯树脂
、
木质素
、
工业葡萄糖浆
、
聚乙烯醇和磷酸盐中的一种或多种
。
[0011]一种高能效碳素匣钵的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1、
将权利要求1所述的碳素细粉
、
调质添加剂加入高速混料机预混
15min
～
12h
，得配合料；
[0013]S2、
将
S1
步骤中预混好的配合料装入高速球磨机中，向高速球磨机中加入配合料质量5％～
50
％的去离子水，随后采用高速喷雾造粒设备干燥和造粒，得造粒料；
[0014]S3、
将权利要求1所述的碳素骨料与二分之一的水溶性结合剂在
25℃
～
200℃
预混合
15min
～
12h
，加入
S2
步骤制备的造粒料，在
25℃
～
280℃
混合
15min
～
12h
，继续加入剩余二分之一的水溶性结合剂，在相同温度下混合
15min
～
12h
，得均匀的混合料；
[0015]S4、
将
S3
步骤中制得的混合料干燥
、
困料，得成型的混合料；
[0016]S5、
将
S4
步骤制得的混合料放入挤出成型机中，制得碳素匣钵素坯，然后对挤出成型得到的陶瓷料管素坯进行等静压成型，得致密均匀的碳素匣钵素坯；
[0017]S6、
将
S5
步骤中所得碳素匣钵素坯放置在高温炉中，
200℃
～
1200℃
下保温
1h
～
3h,
原位生成
Fe2AlB2纤维，得碳素匣钵
。
[0018]优选的，
S2
步骤中，进行喷雾干燥造粒时，喷雾造粒机的风温为
150℃
～
300℃
，制得造粒料的粒度尺寸为
0.001mm
～
1.5mm
，而后在
28℃
～
32℃
温度条件下密封困料
12h
～
36h。
[0019]优选的，
S4
步骤中，
S4
步骤中，混合料干燥的条件为：温度
25℃
～
350℃、
湿度1％～
15
％
、
干燥时间
2h
～
25h
，密封困料的时间
12h
～
48h。
[0020]优选的，
S5
步骤中，
S5
步骤中，等静压压力为
150
～
200MPa。
[0021]优选的，
S6
步骤中，高温炉为艾奇逊碳素化炉
、
内串碳素化炉
、
箱式碳素化炉及连续式碳素化炉中的一种，碳素化在真空
、
氮气
、
埋碳或氩气气氛的保护下进行，以
5℃/h
～
60℃/h
的升温速率升温至
200℃
～
1200℃。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1、
利用不同颗粒级配制备显微结构可控的匣钵基体，采用高速球磨机制混高固相浆料，各配料组分分散性好
、
比重差较大的组分也不容易偏析，干粉料采用料浆喷雾造粒法制取，在干法与湿法成型中都可以保证制品各部位的成份
、
组织均匀一致...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高能效碳素匣钵，其特征在于，由以下重量份的原料经高温碳素化制得：碳素粗骨料
10
～
50
份
、
碳素细骨料
20
～
35
份
、
碳素细粉
15
～
40
份
、
调质添加剂
0.01
～3份
、
水溶性结合剂3～
25
份；所述调制添加剂由
50
～
60
重量份的硼化锆
、25
～
30
重量份的铝粉
、100
～
120
重量份的铁粉和
30
～
40
重量份的硼矸组成
。2.
根据权利要求1所述的一种高能效碳素匣钵，其特征在于，碳素骨料包括碳素粗骨料和碳素细骨料，所述碳素骨料为高碳鳞片石墨
、
高碳土状石墨
、
石油焦和无烟煤中的一种或多种，所述碳素粗骨料的粒径为
1mm
～
3mm
，所述碳素细骨料的粒径为
0.08mm
～
1mm。3.
根据权利要求1所述的一种高能效碳素匣钵，其特征在于，所述碳素细粉为高碳鳞片石墨
、
高碳土状石墨
、
石油焦和无烟煤中的一种或多种，所述碳素细粉的粒径为
200
～
600
目
。4.
根据权利要求1所述的一种高能效碳素匣钵，其特征在于，所述水溶性结合剂为
C9
石油树脂
、
酚醛树脂
、
石墨烯改性纤维增强环氧树脂
、
聚氨酯改性环氧树脂
、
阿拉伯树脂
、
木质素
、
工业葡萄糖浆
、
聚乙烯醇和磷酸盐中的一种或多种
。5.
一种高能效碳素匣钵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将权利要求1所述的碳素细粉
、
调质添加剂加入高速混料机预混
15min
～
12h
，得配合料；
S2、
将
S1
步骤中预混好的配合料装入高速球磨机中，向高速球磨机中加入配合料质量5％～
50
％的去离子水，随后采用高速喷雾造粒设备干燥和造粒，得造粒料；
S3、
将权利要求1所述的碳素骨料与二分之一的水溶性结合剂在
25℃
～
200℃
预混合
15min
～
12h
，加入

【专利技术属性】
技术研发人员：余超，祝洪喜，吴建湘，吴佩霞，
申请(专利权)人：江苏泰瑞耐火有限公司，
类型：发明
国别省市：