申请/专利权人：中国科学院大连化学物理研究所

申请日：2022-12-13

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN118183686A

主分类号：C01B32/05

分类号：C01B32/05;H01M4/587;H01M10/054

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.14#公开

摘要：本发明属于钠离子电池负极材料领域，特别涉及一种利用煤制备硬碳材料的方法及其应用，通过使用高储量的煤为原料，采用低成本工艺制备硬碳材料，通过特殊气相碳沉积工艺处理，得到的硬碳材料具有首次库伦效率高，可逆比容量高等特性，使用该材料作为负极应用于钠离子电池中，能够降低钠离子电池的成本、提高钠离子电池能量密度，全电池表现出优异性能。

主权项：1.一种利用煤制备硬碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）将煤块破碎筛分后得到粒径尺寸为1~5mm的颗粒，用水清洗去灰份；2）煤颗粒预烧处理，将保持有质量含量10~30%水份的煤颗粒放入加热炉中焙烧，焙烧过程气氛为含氧气的气氛，其为氧气和惰性气氛气体的混合，惰性气氛气体为氮气或氩气中的一种或二种，气氛中氧气体积占比为2~8%，从室温升温预烧处理温度的升温速率为1~15℃min，预烧处理温度为400~700℃，保温时间为1~5h；含氧气的混合气氛的气体空速10~150mLming；且控制煤颗粒的烧失量为10~30%；烧失量=（预烧处理前煤颗粒干重-预烧处理后煤颗粒干重）预烧处理前煤颗粒干重；3）将步骤2）预处理后的煤颗粒球磨为粉体，粒径尺寸10~75μm，将球磨后的粉体进行酸洗，然后进行水洗；4）将步骤3）水洗后的粉体颗粒进行高温焙烧得到硬碳材料，焙烧过程按照先后顺序分为升温阶段、高温保温阶段、降温阶段、中温保温阶段、冷却阶段5个阶段，其中，升温阶段从室温以1~10℃min升温至1000~1500℃；高温保温阶段，在1000~1500℃保温2~5h；降温阶段，自然降温至700~1000℃；中温保温阶段，在700~1000℃保温0.5~10h；冷却阶段，自然冷却至室温；其中升温阶段、高温保温阶段、降温阶段和冷却阶段4个阶段为惰性气氛和还原性气氛混合，还原性气体的体积占比为20~40%，使用惰性气体为氮气、氩气其中的一种或两种混合，还原性气体为高炉煤气、炼焦煤气、一氧化碳、氢气其中的一种或两种以上混合，混合气体空速30~200mLming；中温保温阶段为碳源气体和惰性气体混合气氛，其中碳源气体为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、正丁烯、异丁烯、丁二烯、顺二丁烯、反二丁烯、环丙烷、乙炔、丙炔其中一种或两种以上混合；惰性气体为氮气、氩气其中的一种或两种混合；其中碳源气体的占比为10~80%，碳源气体和惰性气体混合后通入炉内，混合气体空速10~120mLming。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院大连化学物理研究所 一种利用煤制备硬碳材料的方法及其应用

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