一種低成本的動力鋰離子電池負極材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于裡電池負極材料制備領(lǐng)域，特別設及一種低成本的動力裡離子電池負 極材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前電動汽車特別是純電動汽車特別受到人們的關(guān)注，其中裡離子電池是最理想 的動力電源，是影響整車性能、成本及用戶使用體驗的關(guān)鍵部件之一，也是整車成本中占比 最大的零部件，其成本占整車成本的一半，裡離子電池中的正極材料、負極材料、隔膜及電 解液四大關(guān)鍵材料的成本占電池成本的八成W上。而負極方面，石墨作為目前商業(yè)化的裡 離子電池負極材料，價格便宜，熱穩(wěn)定性好，環(huán)境友好。
[0003]2015年第一季度中國裡電負極材料產(chǎn)量1. 22萬噸，同比增長27. 75%;負極材料國 內(nèi)主要W人造石墨為主，一季度產(chǎn)量7200噸，同比增長41%; 2014年我國裡電池負極材料產(chǎn) 量約5. 3萬噸，同比2013年的3. 5萬噸增長了 51. 43%，負極材料主要由碳素材料為主，包 括天然石墨、人造石墨、石墨化中間碳微球。2014年，裡電池負極材料銷量約為4. 82萬噸， 同比增長30%.出貨5. 16萬噸，同比增長31. 9%.預計到2015年中國負極材料總體生產(chǎn)規(guī) 模將達到9. 4萬噸。
[0004]2014年國內(nèi)負極材料產(chǎn)值為28. 7億元，同比2013年增長17. 1%.負極材料仍保持 價格下降態(tài)勢，人造石墨均價下跌13.8%，天然石墨均價下跌9. 2%.主要因為目前國內(nèi)量產(chǎn) 的負極材料主要有人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、鐵酸裡等，其中石墨類負極占比超 過90%.國內(nèi)石墨類負極材料產(chǎn)能過剩，供大于求。
[0005] 業(yè)內(nèi)人±指出，動力電池是影響新能源汽車成本的主要因素，其成本已經(jīng)由2012 年的3. 5元/wh左右下降到2014年的2. 5元/wh，電忍的價格基本維持在2元/wh左右，更 有部分企業(yè)能將其電池包的價格保持在2元W下，在全壽命周期內(nèi)動力電池成本可W完全 可W與鉛酸電池抗；在負極材料領(lǐng)域，目前批量化應用的負極材料包括碳系負極材料、鐵酸 裡負極材料和合金系負極材料。其中碳系負極材料主要包括人造石墨、天然石墨、中間相炭 微球和石墨締。
[0006] 2013年，中國裡離子電池負極材料的整體價格出現(xiàn)大幅下滑，毛利率從去年的 30%左右下降到現(xiàn)在的15%左右，國內(nèi)負極材料企業(yè)之間的競爭更加激烈。
[0007]CN102148355A發(fā)明公開了一種裡離子動力電池用負極材料及其制備方法，該負 極材料所用的石墨基體為球形，長寬比為1.0 ~ 3.0的類球形人造石墨，基體材料包覆前 的粒度D50為9 ~1 1化，基體表面包覆有一層非石墨類碳材料，構(gòu)成"核一殼"結(jié)構(gòu)，其 包覆量為基體質(zhì)量的2~8%，包覆后負極材料顆粒粒度D50為10~12化，比表面積為2 ~ 4m2 /g，粉體振實密度為0.9 ~l.lg/cm3，碳含量為99.95%?上。本發(fā)明的技術(shù) 效果是：裡離子動力電池用負極材料具有高容量、倍率性能優(yōu)異、吸液性能優(yōu)越的特點，同 時制備方法簡單，容易控制，生產(chǎn)成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]CN101798079A本發(fā)明設及一種裡離子動力電池用的負極材料及其制備方法，該 石墨材料是通過石油焦為原料，經(jīng)過石墨化，粉碎，球化，分級，漸青或聚合物包裹后，再次 石墨化，制得球狀石墨材料，再加入添加劑人造石墨細粉，制成倍率性能好的動力電池負極 材料。此材料所選擇的原材料為石油焦，成本低廉，制作工藝簡化，產(chǎn)品性能優(yōu)越，D5 0在 7 - 1 5μm，壓實密度> 1 . 4 0，比表面積《2 . 5m2 /g，首次放電容量> 3 3 0m Ah/g，首次放電效率> 9 2 %，高倍率性能優(yōu)良。此材料可W很好地用做動力電池用的 負極材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種低成本的動力裡離子電池負極材料的制備方法，般后石 油焦或漸青焦或煤焦通過采用獨特的石墨化工藝及設備并對其制備工藝進行研究和改進， W工藝簡單、成本低、便于質(zhì)量控制地獲得適用于裡電池的負極材料產(chǎn)品，并且所制得的裡 離子電池負極材料具備成本低、循環(huán)性能好等特點。
[0010] 為實現(xiàn)W上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 一種低成本的動力裡離子電池負極材料的制備方法，包括原料經(jīng)石墨化處理，再經(jīng)過 粉碎加工，整形，得到成品，原料的石墨化處理在豎式封閉式結(jié)構(gòu)的石墨化爐內(nèi)進行，所述 豎式封閉式結(jié)構(gòu)的石墨化爐包括自下而上的進料口、石墨化高溫區(qū)、高溫緩沖區(qū)和自動排 料系統(tǒng)。
[0011] 所述原料為直徑大于1cm放入塊狀原料。
[0012] 所述原料為般后石油焦、漸青焦和煤焦的任一種及W上。
[0013] 所述石油焦、漸青焦和煤焦為揮發(fā)份<3%，灰份<0. 3%，硫份<0. 5%的原料。
[0014] 所述豎式封閉式結(jié)構(gòu)的石墨化爐的石墨化高溫區(qū)的溫度為2400-3000°C。
[0015] 石墨化后的物料經(jīng)粉碎加工后的粒度為15-20微米，粉末壓實密度^ 0. 5g/cm3， 比表面積蘭5m7g。
[0016] 所述石墨化高溫區(qū)向外依次連接有煙氣余熱鍋爐除塵系統(tǒng)和氣動浮化脫硫系統(tǒng)， 煙氣余熱鍋爐還連接余熱發(fā)電組。
[0017] 所述自動排料系統(tǒng)周圍設有循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是： 采用豎式封閉式結(jié)構(gòu)的石墨化爐大幅提高熱能利用，能耗降低70%W上；集中引導治 理煙氣，環(huán)境保護提高95%W上；采用循環(huán)水冷卻，水資源節(jié)約80%W上；爐內(nèi)溫度一致使 產(chǎn)品品質(zhì)大幅提高；自動化連續(xù)生產(chǎn)，大幅降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率，提高了石墨化產(chǎn) 量；余熱、尾渣回收利用，實驗清潔能源生產(chǎn)。目標材料成本低效益高，市場競爭力強。
【附圖說明】
[0019] 圖1為豎式封閉式結(jié)構(gòu)的石墨化爐示意圖； 圖中：1、自動上料系統(tǒng)；2、進料口；3、石墨化高溫區(qū)；4、高溫緩沖區(qū)；5、自動排料系統(tǒng)； 6、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；7、煙氣余熱鍋爐；8、余熱發(fā)電機組；9、除塵系統(tǒng)；10、氣動浮化脫硫系 統(tǒng)；11、排氣管；12、排氣風扇。
【具體實施方式】
[0020] 根據(jù)附圖進一步說明本發(fā)明的一種實施方式。
[002。 實施例一： 取1000KG粒度直徑Φ>1CM的塊狀原料的般后石油焦為原料，經(jīng)過豎式連續(xù)石墨化 爐高溫處理，石墨化溫度2400-3000°C，處理速度300KG/小時，石墨化高溫處理后，經(jīng)粉碎 加工，整形，加工至15-