[发明专利]一种低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法及装置

权利要求书

1.一种低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法，其特征在于，该方法是以沥青为原料，将沥青与石油重质组分混合，混合料送入焦化塔焦化，得到短程有序片状结构的负极焦，所述负极焦再经过破碎、筛分，进入热处理工序降体积增密度，最后经石墨化后得到锂离子电池用负极材料；

具体包括以下步骤：

1)负极焦的形成：将沥青与石油重质组分的混合物料送入加热炉加热，产生的油气从焦化塔塔底送入塔内进行焦化反应，得到的短程有序片状结构负极焦，焦化塔顶生成的油气进入闪蒸分馏塔，并在闪蒸分馏塔的顶部对油气进行冷却，实现部分回流，分馏塔塔顶轻组分进入轻油接收罐，分馏塔塔底的重馏分油进入重油接收罐或循环输送到沥青原料罐；

2)负极焦降体积增密度：将步骤1)得到的负极焦，破碎，经筛分后得到D50为10～20μm的焦粉，将焦粉输送至炭化炉，焦粉物料上端设置石墨挡板，石墨挡板上方连接位移传感器，随着温度升高，焦粉物料体积收缩，位移传感器实时监测焦粉物料体积变化，当焦粉物料体积停止变化时，结束炭化，负极焦实现降体积增密度的效果；

3)焦粉石墨化：最后炭化后的焦粉物料在2600～3000℃石墨化炉中石墨化，打散、除磁后得到短程有序片状结构负极材料；

所述石油重质组分是含有沥青质、芳香份或胶质，但不含有饱和分的初馏点大于等于150℃的石油组分；所述沥青与石油重质组分的混合比例是：(80wt％～95wt％)：(20wt％～5wt％)。

2.根据权利要求1所述的一种低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法，其特征在于，所述沥青是煤沥青、石油沥青、可纺沥青、中间相沥青中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述一种低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法，其特征在于，上述步骤1)中，加热炉出口温度420℃～520℃，焦化塔反应温度520℃～590℃，焦化塔塔顶压力控制范围为0.3～1.0MPa。

4.根据权利要求1所述一种低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法，其特征在于，上述步骤2)中，炭化炉温度为550℃～1000℃、炭化时间为1～10h、炭化升温速率0.2～10℃/min。

5.一种如权利要求1-4其中任意一项所述的低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法使用的装置，其特征在于，包括沥青原料罐、石油重组分原料罐、混合器、混合物料罐、加热炉、焦化塔、破碎机、筛分机、炭化炉、石墨化炉、打散机、除磁机、闪蒸分馏塔；所述沥青原料罐和石油重组分原料罐通过混合器连接混合物料罐的入口，所述混合物料罐的出口连接加热炉入口，加热炉出口连接焦化塔，所述焦化塔轻相出口连接闪蒸分馏塔，焦化塔的重相出口向破碎机送料，破碎机向筛分机送料，筛分机向炭化炉送料，炭化炉向石墨化炉送料。

6.根据权利要求5所述的一种低成本短程有序片状结构负极材料的制备方法使用的装置，其特征在于，在所述炭化炉的上部设有石墨化挡板，所述石墨化挡板置于焦粉物料上端，所述石墨化挡板上安装有位移传感器。