一种结晶碳前驱体配煤的方法技术

本发明专利技术涉及结晶碳前驱体领域，公开了一种结晶碳焦粉前驱体配煤的方法，包括：(1)测定主焦煤单种煤成焦后的OTI值；(2)根据所述OTI值匹配相应方案进行配煤。本发明专利技术提供的结晶碳焦粉前驱体配煤的方法能够生产出质量稳定且品质优良的结晶碳前驱体材料，用本发明专利技术所产材料制备的锂电池负极材料具有高容量、高库伦效率的特点。

A method of coal blending with crystalline carbon precursor

【技术实现步骤摘要】
一种结晶碳前驱体配煤的方法
本专利技术涉及结晶碳前驱体领域，具体地涉及一种结晶碳前驱体配煤的方法。
技术介绍
结晶碳前驱体，是指用于生产结晶碳的前驱体材料，包括不定形的、板状的、片状的、球状的或纤维状的天然石墨或人造石墨或其组合，软碳、硬碳、中间相沥青碳化的产物、烧结的焦炭或其组合。烧结的焦炭粉末(以下简称焦粉)，因其来源广泛、价格低廉、实现废物再利用的特点，而成为结晶碳前驱体材料的首选，特别是用作锂电池负极材料前驱体。焦粉生产过程中，配煤技术是一个核心环节，不同的原材料配比，会导致焦粉产品具有不同的质量和特性，进而导致所生产的锂电池负极材料电学性能的不同。现有焦粉生产工艺，大多采用固定的配煤方案，而忽略了不同批次主焦煤之间的性质差别，导致所得焦粉产品质量不一致，且部分高质量主焦煤原料因配煤方案的固化导致浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种能够根据主焦煤本身特质进行结晶碳焦粉前驱体配比调整，从而保障各批次焦粉品质稳定、电学性能优良，进而保障用其所生产的锂电池负极材料具有高容量和高库伦效率。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种结晶碳前驱体配煤的方法，该方法包括：(1)测定主焦煤单种煤成焦后所得焦炭中的各光学组织的含量，并根据所得含量计算OTI值，所述OTI值为光学各向异性指数；(2)根据所述OTI值匹配以下方案进行配煤：方案a、OTI值＞150时，配煤方案为：50-65质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、10-25质量％的瘦煤；<br>方案b、70≥OTI值≥150时，配煤方案为：60-75质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、5-20质量％的肥煤；方案c、OTI值＜70时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、5-15质量％的瘦煤。本专利技术提供的结晶碳焦粉前驱体配煤的方法能够生产出质量稳定、电学性能优秀的负极材料用前驱体焦粉。也即，以本专利技术提供的结晶碳焦粉前驱体配煤方案生产出的焦粉作为原料，能够生产出电学性能稳定、容量高、库伦效率高的负极材料。本专利技术所述OTI值将主焦煤单种煤成焦后，所得焦粉焦炭光学组织指数。优选情况下，在所述方案a中，配煤方案为：53-62质量％的主焦煤、20-25质量％的气煤、15-25质量％的瘦煤。优选情况下，在所述方案b中，配煤方案为：62-70质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、10-20质量％的肥煤。优选情况下，在所述方案c中，配煤方案为：75-85质量％的主焦煤、10-15质量％的气煤、5-10质量％的瘦煤。本专利技术的专利技术人通过大量的创造性研究后发现，采用本专利技术所提供的配煤方案，特别是采用优选情况下的配煤方案时，由本专利技术的方法能够生产出质量稳定且品质高的焦粉，用该焦粉生产的电池负极材料容量和库伦效率高。优选情况下，本专利技术所述瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-18质量％；黏结指数GK.L为35-40；胶质层最大厚度Y值为7.5-8.5mm；更优选所述瘦煤单独成焦后的OTI值为95-110。优选情况下，本专利技术所述肥煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为35-37质量％；黏结指数GK.L为91-97；胶质层最大厚度Y值为35-40mm；更优选所述肥煤的奥阿膨胀度b/％＞230，且所述肥煤单独成焦后的OTI值为171-179。优选情况下，本专利技术所述气煤的干基灰分Ad为7.01-10.00质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为30-37质量％；黏结指数GK.L为30-40；胶质层最大厚度Y值为25-30mm；更优选所述气煤的碳含量为80-85质量％，氧含量低于10质量％，氢含量大于等于5质量％。优选地，本专利技术所述主焦煤单种煤的含硫量小于0.5质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-25质量％；黏结指数GK.L为70-75；胶质层最大厚度Y值为15-20mm。优选地，本专利技术所述光学组织的含量分别包括细粒镶嵌状、中粒镶嵌状、粗粒镶嵌状、不完全纤维状、完全纤维状、片状、丝质及破片状和基础各向异性状组织的含量，且OTI＝∑fi(OTI)i。具体地，本专利技术的表1中列举了各光学组织的OTI值。表1本专利技术对获得所述OTI值的方法没有特别的要求，本领域技术人员可以采用本领域内常规的方法获得，例如，首先将主焦煤单种煤成焦，进行光学组织检测，各类光学组织含量的测定方法采取面积百分比法，即将焦炭粉碎后制备光学检测涂片，使用高分辨率摄像机采集焦炭光学组织图片，人工辅助计算机识别区分光学组织种类，并利用软件勾勒出光学组织轮廓，计算相应组织面积半分比，然后根据本专利技术前述的公式计算OTI值。本专利技术所述的容量，是指以本专利技术方案所得材料为负极材料的扣电池的首次放电比容量，即质量比容量，也即单位质量的活性物质所能放出的电量。本专利技术所述的库伦效率，是指以本专利技术方案所得材料为负极材料的扣电池的库伦效率，即扣电池放电容量与同循环过程中充电容量之比。本专利技术的配煤方法对煤结晶碳前驱体的生产方法没有具体的要求，可以采用本领域内常规的结晶碳前驱体方法进行，本专利技术的实例中示例性地列举了结晶碳前驱体方法，本领域技术人员不应理解为对本专利技术的结晶碳前驱体配煤的方法的限制。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均来自商购。以下实例中的OTI值的测试信息如下：1.仪器：蔡司MY-6000偏光显微镜；CRAIC专业煤岩分析系统CoalProⅢ；2.制作：将焦样粉碎至粒度小于1.25mm，然后筛除在显微镜下不易辨别出光学组织的细粒级(<0.071mm)，取0.071～1.25mm级作为制备粉焦光片用试样。将干燥后的粉焦样与粘结剂按2：1比例制成型块(直径D≥20mm)，经粗磨、细磨和抛光后制备表面光洁的焦炭块；3.测定：于偏反光显微镜下，放大显微镜倍数为500倍，采用面积百分比法观测：利用切割工具切割一块距焦炭外壁5mm、底部2.5cm位置的焦炭，所取焦炭尺寸为2cm×2cm×2.5cm，使用环氧树脂胶将其包裹(主要防止松柏油顺着孔渗下，影响光学组织图像的采集)，待胶固化后依次用80、1500目的砂纸打磨试样，用抛光机将打磨后的试样表面抛光，利用煤岩分析仪采取高分辨率的焦炭光学组织图像，测量各组织面积，由各组织所占面积与总面积之比求得各光学组织的百分含量。用焦炭光学组织指数(OTI)来表征焦炭光学组织各向异性程度。焦炭的OTI值计算式为：OTI＝Σfi(OTI)i式中：fi为焦炭各光学组织结构的百分含量；(OTI)i为焦炭各光学组织相对应的赋值。以下实例中，使用的气煤为来源于神木市金诺源煤炭运销有限公司，其干基灰分Ad为8.59质量％；干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为33质量％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结晶碳前驱体配煤的方法，其特征在于，该方法包括：/n(1)测定主焦煤单种煤成焦后所得焦炭中的各光学组织的含量，并根据所得含量计算OTI值，所述OTI值为光学各向异性指数；/n(2)根据所述OTI值匹配以下方案进行配煤：/n方案a、OTI值＞150时，配煤方案为：50-65质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、10-25质量％的瘦煤；/n方案b、70≥OTI值≥150时，配煤方案为：60-75质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、5-20质量％的肥煤；/n方案c、OTI值＜70时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、5-15质量％的瘦煤。/n

【技术特征摘要】
1.一种结晶碳前驱体配煤的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)测定主焦煤单种煤成焦后所得焦炭中的各光学组织的含量，并根据所得含量计算OTI值，所述OTI值为光学各向异性指数；
(2)根据所述OTI值匹配以下方案进行配煤：
方案a、OTI值＞150时，配煤方案为：50-65质量％的主焦煤、15-25质量％的气煤、10-25质量％的瘦煤；
方案b、70≥OTI值≥150时，配煤方案为：60-75质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、5-20质量％的肥煤；
方案c、OTI值＜70时，配煤方案为：70-85质量％的主焦煤、5-20质量％的气煤、5-15质量％的瘦煤。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案a中，配煤方案为：53-62质量％的主焦煤、20-25质量％的气煤、15-25质量％的瘦煤。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案b中，配煤方案为：62-70质量％的主焦煤、15-20质量％的气煤、10-20质量％的肥煤。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述方案c中，配煤方案为：75-85质量％的主焦煤、10-15质量％的气煤、5-10质量％的瘦煤。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述瘦煤的干燥无灰基挥发分Vdaf的含量为15-18质量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙占龙，
申请(专利权)人：山西沁新能源集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14