【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及碳負(fù)極材料，具體涉及一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法。
技術(shù)介紹
1、我國作為甲醇和煤制油的世界級基地，每年產(chǎn)出近億噸的煤氣化渣，目前僅有少量用于水泥摻燒，此外大部分采用填埋或露天堆放方式處理，占用大量土地且嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境；且處理成本很高(30-70元/噸)，嚴(yán)重增加企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本。
2、煤氣化渣主要來源于煤的不完全燃燒過程，含有大量殘?zhí)?0-60％，且具有高比表面積、高導(dǎo)電性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此它被認(rèn)為是一種具有潛力的、有競爭力的鈉電池負(fù)極材料。
3、鈉電產(chǎn)業(yè)鏈瓶頸源于負(fù)極。目前負(fù)極的種類及其存在的問題如下：
4、1、樹脂基碳負(fù)極比容量最高，最宜控制合成，但是成本極高，規(guī)模化生產(chǎn)難。
5、2、生物質(zhì)基碳負(fù)極各項(xiàng)指標(biāo)較優(yōu)異，難點(diǎn)是受生物源特性影響，批次穩(wěn)定性差，難以規(guī)模化；
6、3、無煙煤成本較低，碳產(chǎn)率最高；申請?zhí)枮?02111673684.8的專利申請文件，公開了一種煤基負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用，將揮發(fā)性有機(jī)物與經(jīng)過預(yù)處理的煤粉充分混合，進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚又M(jìn)行高溫?zé)崽幚恚玫降挠蔡疾牧献鳛殁c離子電池負(fù)極材料。然而，該工藝制備的煤基硬碳負(fù)極材料，性能角度存在的問題是：容量低、首效低、循環(huán)壽命短、倍率低、枝晶問題突出；投資的問題是：高低溫碳化設(shè)備投資大；成本角度的問題是：設(shè)備投資大、工藝高溫、高能耗，導(dǎo)致成本高、競爭力低。
7、申請?zhí)枮?02111478021.0的專利申請文件，公開了一種軟硬碳復(fù)合的鈉離子電池負(fù)極材料及
8、4、瀝青成分及結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)，碳產(chǎn)率高，導(dǎo)電性好，但是生產(chǎn)中經(jīng)過液-固兩相過程，易生成玻璃碳、石墨。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，通過物理浮選的手段，大幅提高含碳量，制備出的煤氣化渣基鈉離子電池軟碳負(fù)極材料，具有首放容量大，可逆容量大的特點(diǎn)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
3、一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟1：選取甲醇、煤制油制造的氣化過程中的氣化渣，并對選取的氣化渣進(jìn)行預(yù)研磨；
5、步驟2：對步驟1中所述預(yù)研磨的氣化渣進(jìn)行物理浮選，得到低灰、高碳?xì)饣?/p>
6、步驟3：將所述低灰、高碳?xì)饣M(jìn)行預(yù)氧化處理；
7、步驟4：對步驟3預(yù)氧化后的低灰、高碳?xì)饣M(jìn)行粗磨；
8、步驟5：對步驟4的粗磨后的氣化渣進(jìn)行細(xì)磨；
9、步驟6：對步驟5細(xì)磨后的氣化渣，進(jìn)行粒度配比；增加極片的壓實(shí)密度，提高電池的體積能量密度；
10、步驟7：將步驟6進(jìn)行粒度配比后的氣化渣，進(jìn)行鹽酸酸洗；
11、步驟8：對步驟7中鹽酸酸洗過的氣化渣，進(jìn)行naoh堿洗；
12、步驟9：對步驟8中naoh堿洗過的氣化渣用氫氟酸進(jìn)行處理；
13、步驟10：對步驟9處理后的氣化渣進(jìn)行二次預(yù)氧化，得到煤氣化渣基鈉離子電池軟碳負(fù)極材料。
14、所述步驟1中，選取的氣化渣分別為粗氣化渣和細(xì)氣化渣，粗氣化渣含碳量在5％-25％，細(xì)氣化渣的含碳量在15-50％；
15、所述粗氣化渣和細(xì)氣化渣以任何比例混合，氣化渣礦物粒度集中在10～350微米之間。
16、所述步驟2中，物理浮選具體步驟包括：震動篩分、重介浮選、壓濾；
17、震動篩分把粒度在125-500微米之間，比表面積大于200m2·g-1的氣化渣篩分出來，該范圍氣化渣含碳量較高；作為鈉離子負(fù)極材料的前驅(qū)體原料；
18、對震動篩分后的氣化渣采用重介浮選，利用旋流器根據(jù)氣化渣的密度大小進(jìn)行分離，將密度在1.10-1.30g/cm3的低灰、高碳的氣化渣分離出來；
19、對重介浮選后的氣化渣進(jìn)行壓濾；采用板式壓濾機(jī)，去除主要的游離水。
20、物理浮選出的氣化渣粒徑120-500微米，比表面積大于200m2·g-1，密度在1.10-1.30g/cm3，含碳量在85％-89％之間，灰分在11％～15％以下。
21、所述步驟3具體為：
22、采用預(yù)氧化設(shè)備對所述低灰、高碳?xì)饣M(jìn)行預(yù)氧化，預(yù)氧化處理的溫度在100-500℃，預(yù)氧化時(shí)間在0.5-5h。
23、所述預(yù)氧化設(shè)備僅限于回轉(zhuǎn)窯預(yù)氧化設(shè)備，預(yù)氧化設(shè)備采用外加熱或內(nèi)加熱方式。
24、所述步驟4具體為：
25、將預(yù)氧化后的低灰、高碳?xì)饣扑橹亮綖?0-100微米。
26、粗磨設(shè)備采用錘式破碎機(jī)，但不僅限于錘式破碎機(jī)。
27、所述步驟5具體為：
28、將粒徑50-100微米的低灰、高碳?xì)饣?xì)磨為1-20微米；
29、將20微米以上的低灰、高碳?xì)饣祷卦龠M(jìn)行磨制；
30、細(xì)磨設(shè)備采用雷蒙磨破碎機(jī)，但不僅僅限于雷蒙磨破碎機(jī)。
31、所述步驟6粒度按照以下方式配比：
32、d10為1微米；d50為5微米；d90為15微米；d100為20微米。
33、所述步驟7具體為：
34、選取10-30wt％鹽酸處理，處理時(shí)間為4-8h，處理溫度為30-80℃，其中，氣化渣與鹽酸溶液的固液質(zhì)量比為1:3-1:10。該步驟的目的在于洗去氣化渣里面的所有堿性氧化物，如氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等。
35、所述步驟8具體為：
36、使用濃度為3-5wt％的naoh堿洗，處理時(shí)間為6-10h，處理溫度為60-100℃，其中，氣化渣與氫氧化鈉溶液的固液質(zhì)量比為1:5-1:15；洗去氣化渣里面的所有酸性氧化物，如二氧化硅等。
37、所述步驟9具體為：
38、選取質(zhì)量濃度為1-10wt％的氫氟酸進(jìn)行處理，處理時(shí)間為2-6h，處理溫度為60-80℃，其中，氣化渣與氫氟酸溶液固液質(zhì)量比為1:1-1:2。
39、所述步驟10具體為：
40、對酸堿洗后的氣化渣進(jìn)行二次預(yù)氧化，預(yù)氧化溫度為100-500℃；
41、通過預(yù)氧化引入的含氧官能團(tuán)增加鈉離子存儲活性位點(diǎn)，預(yù)氧化過程中產(chǎn)生的羰基官能團(tuán)與羧基發(fā)生相互交聯(lián)發(fā)生酯化反應(yīng)增加碳結(jié)構(gòu)的無序性，獲取煤氣化渣基鈉離子電池軟碳負(fù)極材料，提升材料儲鈉性能；
42、二次預(yù)氧化的設(shè)備不僅限于回轉(zhuǎn)窯，也可采用內(nèi)部加熱設(shè)備或外部加熱設(shè)備。
43、煤氣化渣基鈉離子電池軟碳負(fù)極材料，在透射電鏡本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，選取的氣化渣分別為粗氣化渣和細(xì)氣化渣，粗氣化渣含碳量在5％-25％，細(xì)氣化渣的含碳量在15-50％；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，物理浮選具體步驟包括：震動篩分、重介浮選、壓濾；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟5具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟6粒度按照以下方式配比：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟7具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟10具體為：
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述方法制備的煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料，其特征在于，煤氣化渣基鈉離子電池軟碳負(fù)極材料，在透射電鏡下觀察可見小顆粒內(nèi)部有較多短程有序的類石墨條紋疇塊，屬于軟碳材料晶體結(jié)構(gòu)特征；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，選取的氣化渣分別為粗氣化渣和細(xì)氣化渣，粗氣化渣含碳量在5％-25％，細(xì)氣化渣的含碳量在15-50％；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，物理浮選具體步驟包括：震動篩分、重介浮選、壓濾；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤氣化渣基鈉電池軟碳負(fù)極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟5具體為：
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許云華，燕映霖，黃靖雯，白海強(qiáng)，郝華睿，陳利萍，王娟，李勇，劉建勃，白靖，云卉，
申請(專利權(quán))人：榆林學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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