作为战略性新兴材料,针状焦是生产锂电池负极材料和石墨电极的主要原料,广泛应用于国防、冶金和新能源汽车领域。针状焦的质量指标分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类,其中Ⅰ类为最高等级。近年来,随着新能源产业的兴起,中国石化大力拓展高端新材料业务,成功研发生产最高等级针状焦,提升了企业在高端碳材料领域的竞争力,也为我国新能源电池原材料加工、转型及电炉炼钢行业的发展提供了可靠的原料保证。本版为您揭开针状焦的神秘面纱,看劣质油浆如何被“点石成金”。
用户反馈
“未来5年针状焦市场需求还会增长,中国石化在研发高品质Ⅰ类针状焦方面下了很大功夫,产品各项指标均符合要求,且产品质量不断提升。目前,产品的石墨化度和克容量度均能满足我们负极材料生产企业需求,也可用于高容量动力电池开发方向,我们已达成长期合作意向。”——国内头部负极材料生产企业
产品名片
·针状焦的性能和用途有哪些?
针状焦具有低热膨胀系数、低硫、低灰分、低金属含量及易石墨化等性能,是国家战略性新兴材料。针状焦作为锂离子电池的人造石墨负极优质原料,生产的负极具有比容量高、寿命长、安全性高的特点;作为制造高功率和超高功率电极的优质材料,制成的石墨电极具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。同时,针状焦还可用于核石墨等方面,在国防、冶金等行业都有广泛应用。
·针状焦的等级是如何划分的?
根据针状焦产品的质量不同,锂离子电池石墨类负极材料用针状焦可以根据产品质量指标分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类,其中Ⅰ类为最高等级。
中国石化采用自主技术生产的针状焦克容量大于等于355毫安时/克,石墨化度大于等于94.97%,最高值分别达到360毫安时/克和96.42%,完全满足Ⅰ类针状焦的各项质量指标,达到国内领先水平,与市面同类产品相比,具有能量密度高、杂质含量少、质量稳定等优势。
·目前,高端针状焦的市场情况如何?
随着新能源汽车、绿能储存和废钢循环利用等产业蓬勃发展,市场对高品质针状焦的需求呈现爆发性增长态势。但由于生产难度高,高端针状焦在国内外都属于稀缺产品。国际市场被美国、日本公司把持,产品价格一路攀升;国内市场仅有少数企业能够稳定生产油系高端针状焦,产品长期供不应求,严重依赖进口,制约了我国新能源等产业的发展。
石科院:让劣质油浆生产优质针状焦
2013年起,石科院在集团公司科技部组织下,联合多家兄弟企业进行“劣质油浆生产优质针状焦技术开发及工业应用”十条龙项目攻关,于2016年在上海石化完成工业试验,成功生产优质针状焦4000余吨,产品各项指标实现攻关目标。
劣质油浆生产优质针状焦技术是以高硫、高灰分、高沥青质含量的劣质催化裂化油浆为原料生产优质针状焦,具有良好的经济效益和社会效益,且自主可控。2021年,石科院利用该技术在茂名石化建设10万吨/年高端碳材料联合装置,以催化油浆为原料,生产高品质针状焦,并副产干气、蜡油、柴油、汽油等,可将低附加值的催化油浆高效绿色转化为高附加值的电极、负极原材料和清洁油品。2021年8月4日,采用石科院专利技术的10万吨/年高端碳材料联合装置在茂名石化一次开车成功,产出合格针状焦(生焦)产品,标志着中国石化自主开发的高硫劣质催化油浆生产针状焦工艺技术首次实现大规模工业化应用,具备了自主生产高端碳材料的能力。
大连院:成功攻关针状焦产品高端化应用技术
3月3日,采用大连院THTD技术生产的金陵针状焦制备直径700毫米大规格超高功率石墨电极完成石墨化工序,石墨电极各项指标正常,标志着中国石化针状焦产品在石墨电极领域高端化应用方向迈上新台阶。
2024年,在集团公司科技部、炼油事业部等部门大力支持下,大连院联合金陵石化、炼销公司开展金陵针状焦产品高端化应用技术攻关,在石墨电极领域,完成了金陵针状焦生产直径600毫米超高功率石墨电极技术攻关,顺利通过下游多家钢厂应用;在锂离子电池负极材料领域,完成高容量锂离子电池负极材料针状焦生产,经下游负极企业评测,金陵石化针状焦产品首次放电比容量达到359.6毫安时/克,与国外高容量进口针状焦产品相当,满足高容量锂离子电池负极材料要求,标志着大连院THTD技术生产的针状焦产品在石墨电极领域、锂离子电池负极材料领域均迈入高端化行列。今年初,攻关团队持续开展直径700毫米UHP石墨电极针状焦产品技术攻关,并在下游石墨电极企业顺利完成挤压成型、浸渍、焙烧、石墨化等工序。
金陵石化:产品性能与进口针状焦相当
近年来,高端针状焦产品在新能源汽车、电弧炉炼钢领域的应用需求持续拓宽,金陵石化成立包含生产、研发、销售等各环节骨干的高端碳材料攻关团队,大力开展技术攻关。
2021年1月,中国石化首套自主研发设计的高端石墨装置在金陵石化成功产出合格产品,实现中国石化连续稳产高端针状焦产品零的突破。2022年,金陵石化与大连院成立高端碳材料联合研发中心,持续推进高端碳材料研发应用,攻克了原料性质不稳,针状焦粉焦量高、纹理差、硬度不高、含水率大等九大技术难题。
2024年,采用金陵石化煅后针状焦生产的直径600毫米超高功率石墨电极在国内4家钢铁厂试用成功,同批次煅后油系针状焦顺利通过国际专业评测机构的评价测试,达到优质水平。同年11月,该公司生产的高容量负极材料针状焦获得下游企业应用性能评价反馈,产品性能与进口针状焦相当,且石墨化后的电阻率、电导率和压实密度等电化学性能指标更优,满足导入高端负极材料生产线要求。