【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能电池负极材料生产，具体涉及一种储能电池负极材料的制备方法，更具体涉及一种低成本煤基储能电池负极材料的制备方法。
技术介绍
1、目前锂电池储能处于快速增长期，储能电池用负极材料所使用的原料主要是低硫石油焦，由于能耗双控，低硫焦制造商未见明显扩产，估计未来会处于紧缺状态，储能电池负极制造行业也致力于寻找低硫焦的替代品。无烟煤碳含量高，硫含量低，内部结构致密可作为负极用前驱体，但是煤灰分高，生产加工效率低，高温石墨化时与器皿坩埚反应，严重影响器皿坩埚使用寿命，且高灰煤基前驱体制备的石墨杂质含量高，与储能用高安全、高碳量、低成本的负极材料的要求明显相悖。
2、常规除灰方法包括物理法和化学法，物理法主要有跳汰法、重介法和浮选法等，兼顾成本的前提下，目前除灰灰分在约3.5％左右。化学法主要有氢氟酸法、常规酸碱法、熔融碱沥滤法和化学煤法。这些虽然能很大程度上降低灰分，但是成本高，污染大，在去除灰分的同时，也会改变和破坏煤炭原有的化学结构，使得前驱体表面孔洞增多，经过高温石墨化制备的石墨，比表面积大，ph不符合使用要求，严重影响煤基材料在电池端的加工和循环性能。
3、专利公开号cn 116621154 a公开了一种电池负极材料的制备方法及其电极和电池。其中报道了煤制备电池负极材料的制备方法：该方法首先获得10mm以下的煤颗粒，通过将煤颗粒、水和重介质混合，浮选两次，然后磁选，再经过碱和酸处理，最后经过碳化处理，碳包覆和打散，过筛，得到电池用负极材料。该方法在原煤预处理降低灰分工艺上，使用浮选、碱酸法，工
4、专利公开号cn 110745820 a公开了一种制备锂离子电池负极材料的无烟煤基微晶石墨提纯法。该方法主要包括：无烟煤基微晶石墨经过两段颚式破碎、一段反击式锤破、卧式搅拌磨-干法旋风分级制备粒度小于10μm的超细粉体，同时采用两种抑制剂、自制乳化煤油捕收剂和2#油起泡剂，进行一次粗选和五次精选，得到碳含量不低于90.0％的精矿为浮选矿；恒温水浴锅中，将浮选矿放入一种或多种酸的混合溶液中，搅拌，超声30-60min，水洗至ph＝7，再抽滤并烘干得到提纯后的微晶石墨。然而该方法也使用了酸提纯法，成本高且污染大，因而大规模生产应用受到限制。
5、专利公开号cn 111146417 a公开了一种快充型锂离子电池球形石墨负极材料及其制备方法。首先将无烟煤与koh活化并高温石墨化处理，koh主要作用是活化造孔及除去无烟煤中的硅杂质，然后与粘结剂液相混合包覆再通过喷雾干燥造粒得到二次颗粒结构，该方法工序复杂，koh活化后需要大量水洗，造成水资源消耗，成本高且对原煤结构有破坏，无法确保制备的材料的ph值及比表面积，虽然倍率性能提升，但材料的循环性能劣化。
6、目前负极材料原料成本增加，因而关注到了储量丰富、成本低廉且极具潜力的无烟煤。在无烟煤制备负极材料时，现有技术主要选取低灰无烟煤直接制备或者首先降低原煤的灰分后再制备负极材料，直接选取低灰无烟煤(灰分3％-4％)制备的负极材料，虽然高温石墨化去除了大部分的灰分，但是材料的金属及非金属元素杂质含量在电池端应用时无法得到充分保障，且在高温石墨化时，高灰杂质腐蚀坩埚，导致材料加工成本增加。首先降低原煤的灰分后再制备负极材料，除灰方面通常采用的是物理和化学的方法综合除灰，再通过负极材料的制备工艺得到负极材料。该方法成本高且污染大，破坏原煤的化学结构，制备的材料虽然倍率性能优异，但是无法确保材料的ph值和比表面积，无法进行大规模工业化应用。
技术实现思路
1、本公开的目的在于提供一种煤基储能电池负极材料的制备方法，以解决现有技术中的已知制备方法工序复杂、成本高、产品纯度低以及循环性能差等技术问题。
2、为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供了一种负极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤s1：粉化：提供原煤颗粒并将原煤颗粒进行粉化得到原煤粉末，将原煤粉末进行分级得到碳粉前体和第一灰质组分，去除第一灰质组分，其中碳粉前体的粒度d50为5-20μm，振实密度≥0.48g/cc，灰分含量≤3.0wt％；步骤s2：整形：对碳粉前体进行球磨整形，将经球磨整形的碳粉前体进行分级得到精制碳粉和第二灰质组分，去除第二灰质组分，其中精制碳粉的粒度d50为5-20μm，振实密度≥0.66g/cc，灰分含量≤2.5wt％；步骤s3：石墨化：在2800℃或更高的温度下对精制碳粉进行高温煅烧，得到煤基石墨；以及步骤s4：筛分除磁：对煤基石墨进行筛分除磁，得到负极材料。
3、进一步地，在步骤s1中，原煤预先经过物理洗选，原煤颗粒尺寸≤10mm，镜质组反射率≥2.0且挥发度≤10wt％，并且原煤颗粒中的灰分含量≤6wt％，硫含量≤0.5wt％。
4、进一步地，在步骤s1中，粉化步骤采用机械磨、气流磨和辊压磨中的一种或多种进行。
5、进一步地，在步骤s2中，整形步骤采用立式整形机、卧式整形机和间歇式整形机中的一种或多种进行。
6、进一步地，在步骤s1中，采用分级轮对原煤粉末进行分级，并且在步骤s2中，采用分级轮对碳粉前体进行分级。
7、进一步地，在步骤s1中，通过螺旋出料口排出第一灰质组分，螺旋出料口的旋转由电机提供动力，并且电机通过变频器控制而间歇启动，变频器控制电机1.5-5.0min开启一次，并且电机每开启一次运行时间为10s。
8、进一步地，在步骤s2中，通过螺旋出料口排出第二灰质组分，螺旋出料口的旋转由电机提供动力，并且电机通过变频器控制而间歇启动，变频器控制电机1.5-6.0min开启一次，并且电机每开启一次运行时间为10s。
9、进一步地，在步骤s3中，石墨化步骤在艾奇逊坩埚炉或内串式炉中进行，煤基石墨的石墨化度≥90％。
10、进一步地，在步骤s4中，筛分采用270-325目的筛网进行两次，并且除磁采用12000高斯的除磁棒进行10-20min。
11、根据本公开的另一个方面，提供了一种负极材料，该负极材料通过以上方法中的任一项制得。
12、如上所述，已知的采用无烟煤制备储能电池用负极材料的方法具有工序复杂、成本高、产品纯度低以及循环性能差等技术问题。根据本公开的技术方案，提供了一种煤基储能电池负极材料的制备方法，通过将原料无烟煤进行初步粗破处理后得到原煤颗粒，随后将原煤颗粒经由机械磨直接粉化至特定范围内的粒度d50和振实密度，使得粉化后的原煤粉末中的碳粉前体和灰质组分解离，在经由分级轮分级之后得到含有较低灰分的碳粉前体以及含有较高灰分的灰质组分，轻质的碳粉前体通过气流负压上升，而灰质组分质量较大从而下沉聚集。进而使分级后的灰质组分间歇性地从主机腔体中分离排出。通过机械磨粉化配合分级，灰质组分得以分离并从位于机械磨的主磨盘和粉碎腔的侧上部位置处的螺旋排灰口排出，从而显著降低原煤粉末中的灰分含量，实现原煤粉末本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，原煤预先经过物理洗选，所述原煤颗粒尺寸≤10mm，镜质组反射率≥2.0且挥发度≤10wt％，并且所述原煤颗粒中的灰分含量≤6wt％，硫含量≤0.5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述粉化步骤采用机械磨、气流磨和辊压磨中的一种或多种进行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述整形步骤采用立式整形机、卧式整形机和间歇式整形机中的一种或多种进行。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用分级轮对所述原煤粉末进行分级，并且在所述步骤S2中，采用分级轮对所述碳粉前体进行分级。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过螺旋出料口排出所述第一灰质组分，所述螺旋出料口的旋转由电机提供动力，并且所述电机通过变频器控制而间歇启动，所述变频器控制所述电机1.5-5.0min开启一次，并且所述电机每开启
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过螺旋出料口排出所述第二灰质组分，所述螺旋出料口的旋转由电机提供动力，并且所述电机通过变频器控制而间歇启动，所述变频器控制所述电机1.5-6.0min开启一次，并且所述电机每开启一次运行时间为10s。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述石墨化步骤在艾奇逊坩埚炉或内串式炉中进行，所述煤基石墨的石墨化度≥90％。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述筛分采用270-325目的筛网进行两次，并且所述除磁采用12000高斯的除磁棒进行10-20min。
10.一种负极材料，其特征在于，所述负极材料通过权利要求1-9中任一项所述的方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤s1中，原煤预先经过物理洗选，所述原煤颗粒尺寸≤10mm，镜质组反射率≥2.0且挥发度≤10wt％，并且所述原煤颗粒中的灰分含量≤6wt％，硫含量≤0.5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述粉化步骤采用机械磨、气流磨和辊压磨中的一种或多种进行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述整形步骤采用立式整形机、卧式整形机和间歇式整形机中的一种或多种进行。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤s1中，采用分级轮对所述原煤粉末进行分级，并且在所述步骤s2中，采用分级轮对所述碳粉前体进行分级。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤s1中，通过螺旋出料口排出所述第一灰质组分，所述螺旋出料口的旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学振，贺国锋，杨光明，陈全彬，徐迎节，潘广宏，周亚北，苏志江，刘朋，杨忠福，刘文统，李静伟，马晓兰，方媛，高静，
申请(专利权)人：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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