本发明专利技术涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆方法及成套装置。本发明专利技术综合处理硬碳负极材料均匀包覆方法及成套装置基于硬碳材料高温煅烧制备原理，结合机械制造基础研发而成，采用长纵向建造结构，使含碳气源在腔体内长时间停留，实现充分热解。腔体内配备纵向多层不同孔径大小的耐高温碳材料筛网，能实现硬碳颗粒材料与气体的分离。硬碳材料在气体冲击和重力作用下在腔体内无序运动，腔体内可热解气体与硬碳材料可实现充分接触，气体热解产生的碳材料在硬碳表面形成包覆膜，实现硬碳材料闪速包覆。该发明专利技术可以设计出包覆均匀性好，性能高的硬碳负极材料。性能高的硬碳负极材料。性能高的硬碳负极材料。
【技术实现步骤摘要】
一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆方法及成套装置
[0001]本专利技术涉及电池材料
，尤其涉及一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆方法及成套装置。
技术介绍
[0002]硬碳是一种在2800℃高温下难以进行石墨化的无定形碳，其在微观上呈现为“短程有序，长程无序”的结构，相较于石墨而言，它的层间距更大，更容易让特定的金属阳离子嵌入。硬碳是钠离子电池负极材料的最优选择，有着十分优秀的快速充放电性能。目前硬碳材料主要由生物质材料以及高分子聚合物制备而成，由于原材料本身的特点，在高温煅烧过程中硬碳材料表面上会形成许多微孔，造成其比表面积大幅增大，从而影响该材料在电池体系中的首次库伦效率。
[0003]专利CN114335523A公布了一种高能量密度钠离子电池用硬碳负极的制备方法，将多孔碳前驱体进行研磨处理后与催化剂一同放入管式炉中，通入保护气体以一定的升温速率达到目标温度，通入含碳元素气源，在目标温度下使含碳源裂解，进行化学气相沉积，在硬碳材料表面包覆一层碳膜，从而降低硬碳材料的比表面积，提高其在电池体系的电化学性能。该方法所用含碳气源裂解不充分，气体利用率低。
[0004]专利CN111952565A公布了一种采用CVD碳包覆方法对硬碳材料表面进行包覆，该方法难以实现硬碳材料表面孔径均匀包覆，对电池首次库伦效率提高有限。专利CN114447304A公布了一种硬碳复合负极材料及其制备方法和应用，将硬碳原料与碱液混合煅烧，再与沥青类材料和作为催化剂的有机溶液进行混合浸泡，再通入气态碳源实现硬碳材料表面碳纳米管的成长以及无定形碳的包覆。该专利采用双包覆方法，气体原料消耗较大，无法精准控制纳米管与无定形碳的包覆比例。
[0005]专利CN114804068A公布了一种硬碳负极材料及其制备方法，对制备得到的酸纯化硬碳粉末和有机碳源混合热处理，得到单层包覆的硬碳材料，再置于气相碳源中进行化学气相沉积实现二次包覆，解决了硬碳负极材料比表面积较大，首次库伦效率较低的问题。该方法原料消耗大，能耗较高，生产成本相对较高。专利CN106981629A公布了一种锂离子动力电池用硬碳负极材料的制备及其改性方法，将硬碳前驱体溶于无水乙醇中加交联剂交联化，进行研磨处理后于管式炉中惰性气体保护下进行预碳化，再升温进行碳化，之后筛分出2
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30μm材料于碳源气体中进行0.5
‑
4h气相沉积包覆。该方法碳源气体裂解不充分，碳源气体利用率不高，多次包覆使其能耗较高。
[0006]专利CN101916845A公布了一种适合于动力于储能电池用的硬碳材料及其制备方法，采用有机物与硬碳前驱体一同烧结的方法在硬碳材料表面形成一种包覆层，该方法无法做到充分均匀包覆硬碳材料。专利CN103094528A公布了一种锂离子动力与储能电池用硬碳负极材料及其制备方法，采用碳材料一同烧结作为包覆碳源，同样无法做到对硬碳材料的均匀包覆。专利CN101887966A公布了一种锂离子电池复合硬碳负极材料及其制备方法，在500～1500℃范围内对制备好的硬碳材料采用热解含碳有机物的方法实现表面包覆，一
方面温度的跨度使其含碳有机物的热解不够充分，另一方面再次重复进行包覆增大了整体工艺的能耗。
[0007]目前已公开的对于硬碳负极材料进行包覆处理的方法基本上都是采用管式炉作为反应容器，且各种包覆手段仍存在包覆速度较慢，包覆不均匀，包覆源热解不充分以及工艺能耗高等问题，尚未有针对硬碳负极材料实现快速充分包覆，同时解决包覆过程中能耗较高问题的方法。因此开发实现硬碳材料快速均匀包覆，同时降低工艺能耗的新方法和装置迫在眉睫。
技术实现思路
[0008]本专利技术目的在于提供一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆方法及成套装置，以解决上述问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供综合处理硬碳负极材料均匀包覆方法及成套装置，采用如下技术方案。
[0010]首先，本专利技术提供一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，具体包括闪速包覆系统、控温热解系统、烟气处理供热系统、中央控制系统和稳固系统，闪速包覆系统及控温热解系统为该装置主要系统，前者位于炉体内部，后者主要位于炉体外部，在装置启动时同时运行；烟气处理供热系统外接炉体，该系统运行时间位于闪速包覆系统及控温热解系统之后；中央控制系统及稳固系统主要为炉体表面部分，起到辅助闪速包覆系统、控温热解系统和烟气处理供热系统正常运行的作用。
[0011]进一步的，所述闪速包覆系统包括进料口1个、腔体1个、呈料气孔网1个、1号进气口1个、1号出气口1个、不同目数特殊筛网3个。呈料气孔网位于腔体底部，用于装载煅烧物料，气流透过网孔进入到炉体内，在高温下实现热解，由于设备纵向高度高，含碳气源在腔体内停留时间长，能够实现充分热解。物料在高温高气流速率条件下进行无规则运动，实现闪速包覆。冷却水由入口逆时针流向冷却水出口。腔体气密性优良，不会产生漏气现象。
[0012]进一步的，所述控温热解系统包括保护外壳、加热电阻丝若干、保护套、隔热层、耐火砖、冷却水入口1个、冷却水出口1个。加热电阻丝设置在腔体侧边，实现腔体内部加热均匀。隔热层设置在腔体四周，最外侧以保护外壳覆盖，防止热量流失，可有效节省能耗。冷却水由入口逆时针流向冷却水出口。
[0013]进一步的，烟气处理供热系统包括气体分析仪1个、布袋收尘器1个、加热腔1个，燃烧室1个，2号进气口1个，2号出气口1个。所述布袋收尘器与闪速包覆系统的1号出气口相连，用于收集热解产生烟气中随之带出的粉尘颗粒，布袋收尘器后接气体分析仪，用以分析排出气体成分，精准控制腔体气氛。燃烧室与2号进气口相连，用以燃烧经过收尘处理后的可燃气体，用以二次供热，有效节省能耗。加热腔位于腔体外侧，用以运输高温水蒸气，实现对腔体内部的加热。
[0014]进一步的，所述中央控制系统包含中央集成控制器1个和控制按钮若干。电加热和热解气体加热系统均集成于中央集成控制器上，通过控制按钮可精准控制电加热套功率和，保障闪速包覆处理过程顺利进行。
[0015]进一步的，所述稳固系统包含基座和紧固螺母，基座用于固定闪速包覆和控温热解处理装置，紧固螺母用于稳固进料口，两者共同保障综合处理硬碳负极材料均匀包覆设
备稳定与安全。
[0016]进一步的，所述特殊筛网为耐高温碳材料筛网，目数分别为300目，400目，500目，厚度分别为20mm，10mm，5mm，可让气体通过而拦截目标尺寸的硬碳材料。筛网可以保证材料在腔内受气流影响自由运动进行闪速包覆，目标尺寸样品不会随气流流出。另一方面，耐高温碳材料筛网本身为碳材料，闪速包覆过程中不会引入杂质。筛网外网线较筛网内网线粗，防止筛网局部受力不均导致筛网变形。
[0017]一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置的使用方法，包括以下步骤。
[0018]步骤一：在预处理阶段，由进料口往腔体加入适量预处理硬碳材料，通入不止包括氮气、氩气等惰性气体，由中央集成控制器控制加热升温速率和通气速率，分别为3～本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，具体包括闪速包覆系统、控温热解系统、烟气处理供热系统、中央控制系统和稳固系统；闪速包覆系统及控温热解系统为该装置主要系统，前者位于炉体内部，后者主要位于炉体外部，在装置启动时同时运行；烟气处理供热系统外接炉体，该系统运行时间位于闪速包覆系统及控温热解系统之后；中央控制系统及稳固系统主要为炉体表面部分，起到辅助闪速包覆系统、控温热解系统和烟气处理供热系统正常运行的作用。2.根据权利要求1所述的一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，其特征在于：所述闪速包覆系统包括进料口1个、腔体1个、呈料气孔网1个、1号进气口1个、1号出气口1个、不同目数特殊筛网3个。呈料气孔网位于腔体底部，用于装载煅烧物料，气流透过网孔进入到炉体内，在高温下实现热解，由于设备纵向高度高，含碳气源在腔体内停留时间长，能够实现充分热解。物料在高温高气流速率条件下进行无规则运动，实现闪速包覆。冷却水由入口逆时针流向冷却水出口。3.根据权利要求1所述的一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，其特征在于：所述控温热解系统包括保护外壳、加热电阻丝若干、保护套、隔热层、耐火砖、冷却水入口1个、冷却水出口1个。加热电阻丝设置在腔体侧边，实现腔体内部加热均匀。隔热层设置在腔体四周，最外侧以保护外壳覆盖，防止热量流失，可有效节省能耗。冷却水由入口逆时针流向冷却水出口。4.根据权利要求1所述的一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，其特征在于：烟气处理供热系统包括布袋收尘器1个、加热腔1个，燃烧室1个，2号进气口1个，2号出气口1个。所述布袋收尘器与闪速包覆系统的1号出气口相连，用于收集热解产生烟气中随之带出的粉尘颗粒。燃烧室与2号进气口相连，用以燃烧经过收尘处理后的可燃气体，用以二次供热，有效节省能耗。加热腔位于腔体外侧，用以运输高温水蒸气，实现对腔体内部的加热。5.根据权利要求1所述的一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，其特征在于：所述中央控制系统包含中央集成控制器1个和控制按钮若干。电加热和热解气体加热系统均集成于中央集成控制器上，通过控制按钮可精准控制电加热套功率和，保障闪速包覆处理过程顺利进行。6.根据权利要求1所述的一种综合处理硬碳负极材料均匀包覆成套装置，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，李骕，易宇，范鑫铭，陈汝璨，林杭，陈延飞，
申请(专利权)人：湖南钠能时代科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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