[发明专利]一种新能源负极用超细无灰煤的制备方法

说明书

本发明公开了一种新能源负极用超细无灰煤的制备方法，包括下述步骤：(1)将无烟煤破碎后于保护性气氛中焙烧后得到煤颗粒；向所得的煤颗粒中加入分散剂，控制磨球级配进行球磨后干燥即得超细煤粉；(2)将超细煤粉、碱和表面活性剂混合后，经水热浸出后过滤、洗涤、干燥得碱溶煤；(3)将碱溶煤加入到酸和氟化盐的混合浸液中，经加热浸出后过滤、洗涤、干燥即得超细无灰煤粉。本发明通过对破碎后的无烟煤在保护性气氛中脱除挥发分，协同球磨预处理，可以得到粒径小且分布区间窄的超细煤粉，再经除杂后，所得超细煤粉纯度不低于99.9wt％。

技术领域

本发明涉及一种新能源负极用超细无灰煤的制备方法，属于功能碳粉体材料制备技术领域。

背景技术

新能源材料作为新兴的产业，随着近些年国家对新能源产业扶持政策不断加大，产业迎来了爆发式的增长。能源存储和转换装置决定新能源产业发展的关键，而能源存储和转换装置的关键在于材料。近年来，锂离子电池性能的提高也主要归功于炭负极材料性能的大幅度提高。当前煤基炭材料的原料来源丰富，成本低，如果能够研究开发出锂离子电池负极用煤基炭材料，用以代替目前高成本的炭负极材料，必将使锂离子电池的成本迅速下降。如何利用优质、绿色、廉价的碳源制备性能优异的先进炭材料，已成为当前炭材料领域研究的热点。在众多碳源中，煤炭储量丰富、含碳量高、价格低廉，是当前研发和制备新型炭材料的重要原料。以无烟煤为原料进行锂电负极材料的研究开发，国内外相关科研单位进行了大量的研究。湖南大学涂健(无烟煤用作锂离子电池负极材料的可行性研究硕士学位论文)采用云南昭通无烟煤制备锂电负极材料，结果显示，在3000℃处理后由孔隙储锂转变为石墨微晶层间储锂，石墨化度达95.7％，容量达305.8mAh/g，性能达到最佳。中科院山西煤化所李宝华等(煤基炭材料的结构及其嵌锂行为 BATTERYBIMONTHLY2002,32(2))以煤为原料，在700～l000℃下热解煤，研究发现随着热处理温度的升高，煤基炭材料的微晶结构变得有序，在700℃时热裂解所制备的炭材料，其放电容量高达470mAh/g。总之，采用煤制备新能源电极材料，是煤深加工的重要途径，通过这种煤的综合利用方式，可获得性能良好、成本低廉的高性能先进炭素材料，具有重要科学意义和广阔的应用前景。

专利CN107626438A公开了一种利用无烟煤物理法制备超纯煤的工艺，包括以下步骤：无烟煤磨细过200目筛，得到煤样对煤样进行浮选试验，得到浮选精煤。浮选精煤中加入硅酸钠，进行分步释放得到分步释放精煤。搅拌均匀后倒入螺旋溜槽中，得到螺旋分选精煤；其中，经一次螺旋分选后得到的中矿应返回螺旋溜槽再一次螺旋分选在螺旋分选精煤中加入硅酸钠和水，搅拌一段时间加入煤油，继续搅拌一段时间，过筛后烘干，筛上物即为超纯煤。得到超纯煤颗粒粗且杂质含量较高(灰分含量2％)。

专利CN107674725A公开了一种利用无烟煤化学法制备超纯煤的工艺，包括以下步骤：1)取无烟煤，磨细过200目筛，得到煤样；2)向煤样中加入NaOH，在200℃焙烧12h，过滤，得到一次煤；3)向一次煤中加入5％HCl，在室温搅拌 1h，过滤烘干，得到超纯煤。该专利只能获得灰分含量小于2％的超纯煤，灰分含量相对较高，获得的超纯煤的粒径粗不能满足功能碳粉体材料对粒径及纯度的要求。

专利CN107892971A公开了一种利用无烟煤物理-化学法制备超纯煤的工艺，包括以下步骤：1)取无烟煤，磨细过0.5mm筛，得到煤样；2)对煤样进行浮选试验，得到浮选精煤；3)向浮选精煤中加入NaOH，在200℃焙烧12h，过滤，得到二次煤；4)向二次煤中5％HCl，在室温搅拌1h，过滤烘干，得到超纯煤。该专利只能获得灰分含量小于2％的超纯煤，灰分含量相对较高，获得的超纯煤的粒径很粗不能满足功能碳粉体材料的要求。

专利CN 105728156A公开了一种超纯煤的制备工艺，适用于矿物分离技术领域中使用。将一低灰无烟煤经高效细碎机破碎后进入三产品干扰床中进行分选,得到粗精煤、中煤、矸石；粗精煤经三产品旋流筛分级,煤泥离心机脱水后得到粗粒超纯煤产品；中煤经一次粗磨后进入弧形筛分级,弧形筛筛上进入螺旋分选机抛尾,轻产物二次细磨后与三产品旋流筛筛下、溢流、煤泥离心机离心液以及弧形筛筛下一同进入浮选设备浮选,得到细粒超纯煤产品。