【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及负极材料制备，更具体而言，涉及一种利用超纯炭制备负极材料的方法及其设备。
技术介绍
1、无烟煤成分中还有较多的芳香族和氢芳香族官能团，它们由短脂肪族和醚键组成，此外，无烟煤本身还含有一些金属杂质（fe、al、mg、ca、si等）和其他化合物，有助于其在高温下的石墨化。
2、超纯炭来自于无烟煤采煤后的洗煤流程中的副产品——煤泥，煤泥再经过浮选机、旋流器、过滤器等设备处理后，可分离出粒度在20μm以下的超纯炭煤粉，再经深加工后，可产出碳含量大于97%、灰分在0.5%~3.0%纳米超纯碳。纳米超纯碳的性质和各类指标可与被称为“煤中瑰宝”的宁夏太西煤相媲美。
3、当今储能材料对电动汽车的运行和发展至关重要。在各种储能技术中，高能量密度的可充电锂离子电池被认为是解决电动汽车里程焦虑的有效方法，然而，由于负极材料比容量的限制，目前的锂离子电池不能满足更苛刻的大容量、长寿命要求。迄今为止，已有许多方法被报道用于开发新型负极材料如合金、硅和金属氧化物为主负极材料。其中是是最广泛使用的锂离子电池负极材料。一般来说，有两种石墨材料被广泛用作锂离子电池的负极材料：天然石墨和合成石墨。天然石墨具有各向异性的结构特征，限制了锂离子在充放电过程中在石墨结构中的随机运输和扩散，导致其速率能力较差，人造石墨比天然石墨的特点是综合性能较高，所以近年来大部分负极材料由人造石墨生产，人造石墨主要由石油焦和针状焦为原料，成本较高，而超纯炭是无烟煤生产的副产品，无法作为动力煤产品出售，却可以应用于负极材料，可以达到废物利用化的效果。
4、中国专利技术公开号cn10931757a，名称为一种制备中空开口洋葱碳锂离子电池负极材料的方法，以煤质材料为原料，与作为催化剂的以镍盐或镍单质混合加热，使得镍盐或镍单质均匀分布于煤基材料颗粒表面，经冷却后在球形表面形成开口石墨洋葱碳层，最后通过酸碱处理纯化后得到具有中空开口球形结构的石墨洋葱碳，该煤制负极材料的可逆比容量接近400mah/g。该工艺的缺点未采用包覆工艺，采用软碳包覆能够进一步提高比容量，且该工艺采用的酸碱法的废水量较多，环保压力较大。
5、中国专利技术公开号cn111774147a，名称为一种碳负极材料前驱体及其制备方法，该碳负极材料前驱体由高阶烟煤、煤基粘结剂、煤基惰性剂和添加剂的混合物经过热处理得到，其中高阶烟煤为镜质组平均反射率＞1.3％的烟煤，煤基粘结剂来自煤焦油高温沥青、煤焦油中温沥青、煤基中间相沥青、煤焦油精制沥青和煤液化渣油沥青中至少一种，煤基惰性剂选自无烟煤、沥青焦和石油焦中的至少一种，添加剂包含可选的铝代硅酸、可选的铁粉和碳化硅等。该专利中烟煤的灰分在8%左右，石墨化产品的灰分较高。
6、中国专利技术公开号cn111244453a，名称为一种人造复合石墨负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：将包含无烟煤粉末、针状焦生焦粉、石墨化催化剂和能够石墨化的粘合剂的块状混合物进行炭化处理，之后进行高温催化石墨化得到负极材料，该材料制作的扣式电池的放电容量达360mah/g以上。以上专利的缺点是无法将无烟煤的灰分和挥发分进行分离，导致煤基石墨的电化学性能受影响。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本专利技术的一个方面的目的在于，提供一种利用超纯炭制备负极材料的方法，所述制备方法的具体步骤如下：
2、s2.将s1中粉碎后的超纯炭粉和碱液混合，混合好后的煤浆加入阳极室中，放入电解槽，电解槽阴极室中通入氢氧化钠溶液，放置阳极板后，通电电解，保持阳极室和煤浆槽之间的煤浆循环和阴极室和碱液罐之间的碱液循环；
3、s3.将s2电解完成的超纯炭料浆打入两段带式带式压滤机当中，产出超纯炭滤饼；
4、s4.超纯炭滤饼经烘干机进行烘干，烘干机内通入氮气保护，烘干后再次加入粉碎分级系统，控制粒径；
5、s5.将s4烘干的超纯炭粉与沥青粉混合得到混合物，加入热解炉，热解炉抽成真空状态，进行低温热解，再调高压力，升温后包覆；
6、s6.将s5热解后的物料加入推板窑内炭化；
7、s7.将s6炭化后的物料装入艾奇逊石墨化炉的坩埚内，通电升温进行石墨化；
8、s8.将s7石墨化的物料收集后，依次经批混工序和除铁工序并包装为成品。
9、优选的，所述s1中超纯炭水分含量在5%~20%，灰分在0.5%~3.0%
10、优选的，所述s1中粉碎时间为5min~10min，超纯炭粉的d90粒径范围在20μm~40μm，沥青粉的d90粒径范围在20μm~40μm。
11、优选的，所述s2中超纯炭粉加入碱液后的浆料浓度在20g/l~100g/l；氢氧化钠溶液浓度为1% ~6% 。
12、优选的，所述s2中采用恒电位法进行煤浆电化学氧化，电解时间为0.5小时~1.5小时，电流密度为3a/cm2~20a/cm2，电压为1v~5v，煤浆流动流量为1m³/h~2m³/h。
13、优选的，所述s4中烘干时间为0.5小时~2小时，温度为120℃，烘干后水分降至1%~5%，控制粒径在20μm~40μm。
14、优选的，所述s5中超纯炭与沥青粉的质量比80~90:10~20，加入热解炉，于300℃~500℃下进行低温热解0.5小时~1小时，压力为2kpa~101kpa；热解后通入氮气作为保护气，调高压力为1mpa~2mpa，慢速升温至750℃~950℃包覆1小时~3小时。
15、优选的，所述s6中在推板窑内炭化12小时~24小时，炭化温度为800℃~1000℃。
16、优选的，所述s7中通电升温至2800℃~3000℃进行石墨化，持续时间为7小时~10小时。
17、本专利技术的另一个方面的目的在于，提供一种利用超纯炭制备负极材料的装置，将超纯炭通过加料罐ⅰ加入机械粉碎机，粉碎后通过超纯超纯炭粉分级轮进入旋风分离器ⅰ分离出超纯炭粉，超纯炭粉进入超纯炭粉罐ⅰ其他粉尘用布袋除尘器ⅰ进行收集；
18、同时将沥青通过加料罐ⅱ加入气流粉碎机、粉碎后通过沥青分级轮进入旋风分离器ⅱ分离出沥青粉，沥青粉进入沥青罐其他粉尘用布袋除尘器ⅱ进行收集；
19、将超纯炭粉罐ⅰ的超纯炭粉和碱液混合好放入电解槽进行电解；
20、将电解完成的超纯炭粉打入两段带式带式压滤机当中，产出超纯炭滤饼，通过烘干机进行烘干，烘干后再经粉碎分级系统进行分级，分级后超纯炭粉放入超纯炭粉罐ⅱ中；
21、将超纯炭粉罐ⅱ中的超纯炭粉和沥青罐中的沥青粉加入混合搅拌罐中混合得到混合物，将混合物加入到热解炉中进行热解；
22、将热解后的物料加入推板窑内炭化；
23、将炭化后的物料装入艾奇逊石墨化炉进行石墨化；
24、将石墨化后的物料收集，依次经批混机、除铁器和包装机包装为成品。
25、本专利技术所具有的有益效果如下：
26、本专利技术使用的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S1中超纯炭水分含量在5%~20%，灰分在0.5%~3.0%。
3.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S1中粉碎时间为5min~10min，超纯炭粉的D90粒径范围在20μm~40μm，沥青粉的D90粒径范围在20μm~40μm。
4.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S2中超纯炭粉加入碱液后的浆料的浓度在20g/L~100g/L；氢氧化钠溶液浓度为1% ~6% 。
5.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S2中采用恒电位法进行煤浆电化学氧化，电解时间为0.5小时~1.5小时，电流密度为3A/cm2~20A/cm2，电压为1V~5V，煤浆流动流量为1m³/h~2m³/h。
6.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S4中烘干时间为0.
7.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S5中超纯炭与沥青粉的质量比80~90:10~20，加入热解炉，于300℃~500℃下进行低温热解0.5小时~1小时，压力为2kpa~101kpa；热解后通入氮气作为保护气，调高压力为1Mpa~2Mpa，慢速升温至750℃~950℃包覆1小时~3小时。
8.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S6中在推板窑内炭化12小时~24小时，炭化温度为800℃~1000℃。
9.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述S7中通电升温至2800℃~3000℃进行石墨化，持续时间为7小时~10小时。
10.一种利用超纯炭制备负极材料的装置该装置用于如权利要求1-9任一所述的制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述s1中超纯炭水分含量在5%~20%，灰分在0.5%~3.0%。
3.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述s1中粉碎时间为5min~10min，超纯炭粉的d90粒径范围在20μm~40μm，沥青粉的d90粒径范围在20μm~40μm。
4.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述s2中超纯炭粉加入碱液后的浆料的浓度在20g/l~100g/l；氢氧化钠溶液浓度为1% ~6% 。
5.根据权利要求1所述的一种利用超纯炭制备负极材料的方法，其特征在于：所述s2中采用恒电位法进行煤浆电化学氧化，电解时间为0.5小时~1.5小时，电流密度为3a/cm2~20a/cm2，电压为1v~5v，煤浆流动流量为1m³/h~2m³/h。
6.根据权利要求1所述的一种利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，郭文林，韩艳辉，李智，郭旭青，潘登峰，李鑫，孟迎，琚裕波，蔚永宁，
申请(专利权)人：山西华阳集团新能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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