權(quán)利要求書(shū)： 1.一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于，將瀝青原料熔化后與樹(shù)脂混合均勻進(jìn)入焦化塔焦化，出焦后破碎篩分進(jìn)入輥道窯內(nèi)，進(jìn)行活化處理，之后進(jìn)入高溫炭化爐內(nèi)炭化得到硬炭負(fù)極材料；具體工藝步驟包括：

1）原料預(yù)處理：將瀝青打入瀝青熔化罐熔化；樹(shù)脂打入樹(shù)脂熔化罐熔化；

2）混料：將樹(shù)脂熔化罐與瀝青熔化罐中的物料打入混料罐，加熱攪拌均勻；

3）焦化：混料罐中的物料打入焦化塔內(nèi)，進(jìn)行焦化；

4）蒸餾塔：焦化塔加壓焦化出餾的餾分油進(jìn)入蒸餾塔底部，經(jīng)蒸餾得到輕相油和重相油；

5）粉碎篩分：焦化塔內(nèi)成焦后，生焦進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎，篩分機(jī)篩分分級(jí)；

6）活化：分級(jí)后的焦粉，進(jìn)入輥道窯內(nèi)進(jìn)行活化處理；

上述步驟5）中粉碎篩分粒度D50為10～25μm；

活化劑為水或二氧化碳，活化劑用量為0.5～5mL/min，活化溫度為500～1200℃、活化時(shí)間0.1～10h，活化過(guò)程需要惰性氣體保護(hù)；

7）炭化：輥道窯處理后的粉料進(jìn)入高溫炭化爐，進(jìn)行炭化；

所述焦化塔壓力為0.1～3Mpa，焦化溫度為480℃～600℃，升溫速率為1～30℃/min，恒溫時(shí)間為1～8h；

上述步驟7）中的炭化溫度為1000～2000℃，升溫速率為1～30℃/min，恒溫時(shí)間為1～

8h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于，上述步驟1）中瀝青的熔化溫度為100～200℃，升溫速率為1～15℃/min，恒溫時(shí)間為0.5～5h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于，上述步驟1）中樹(shù)脂的熔化溫度為50～150℃，升溫速率為1～15℃/min，恒溫時(shí)間為0.5～5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述混料罐的溫度為50～250℃，攪拌速度為20～50r/min。

5.一種如權(quán)利要求1所述的硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝使用的裝置，其特征在于，包括瀝青熔化罐、樹(shù)脂熔化罐、混料罐、焦化塔、蒸餾塔、破碎機(jī)、篩分機(jī)、輥道窯、高溫炭化爐，所述瀝青熔化罐和樹(shù)脂熔化罐連接混料罐，所述混料罐連接焦化塔，所述焦化塔的輕相采出口連接蒸餾塔，所述焦化塔的出焦口向破碎機(jī)送料，破碎機(jī)向篩分機(jī)送料，篩分機(jī)向輥道窯送料，輥道窯向高溫炭化爐送料；

斗式提升機(jī)連接料倉(cāng)，料倉(cāng)通過(guò)螺旋給料機(jī)向?yàn)r青熔化罐給送硬質(zhì)瀝青原料；軟瀝青原料直接進(jìn)入瀝青熔化罐內(nèi)熔化，硬質(zhì)瀝青原料粗破后經(jīng)過(guò)斗式提升機(jī)進(jìn)入料倉(cāng)，再經(jīng)由螺旋給料機(jī)進(jìn)入瀝青熔化罐；瀝青熔化罐與樹(shù)脂熔化罐設(shè)有加熱器和攪拌器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝使用的裝置，其特征在于，所述焦化塔為兩個(gè)。

說(shuō)明書(shū)： 一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝及裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于負(fù)極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝及裝置。背景技術(shù)[0002] 隨著化石燃料的日益枯竭及環(huán)境的逐步惡化，各國(guó)政府紛紛出臺(tái)環(huán)保措施和新能源發(fā)展規(guī)劃，迫切需要環(huán)境友好的可再生能源以替代當(dāng)前正在大規(guī)模使用傳統(tǒng)化石能源。為此，發(fā)展新能源一度成為各國(guó)搶占未來(lái)發(fā)展制高點(diǎn)的重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。鋰離子二次電池作為一種綠色新能源電池，發(fā)展源于20世紀(jì)80年代，自1992年由日本Sony公司商業(yè)化開(kāi)始便迅速發(fā)展，是當(dāng)今國(guó)際公認(rèn)的理想化學(xué)能源，具有高電壓、能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在消費(fèi)電子、電動(dòng)工具、醫(yī)療電子等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，在純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、軌道交通、航空航天、船舶艦艇、工業(yè)節(jié)能、綠色建筑、空間技術(shù)等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，已成為新一代可持續(xù)發(fā)展的綠色能源，尤其是新能源汽車(chē)，作為動(dòng)力電池的核心的負(fù)極材料的市場(chǎng)需求量更是與日俱增。

[0003] 硬炭負(fù)極材料作為新興負(fù)極材料，由于其立體交聯(lián)結(jié)構(gòu)使得它具有較高的Li+擴(kuò)散系數(shù)和較寬的嵌鋰電位區(qū)間，適合大電流充放電，倍率性能高、比容量高，成本低等特點(diǎn)，同樣也被認(rèn)為是將來(lái)最有潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。但是現(xiàn)今負(fù)極材料市場(chǎng)上的硬炭負(fù)極材料皆為近無(wú)定形碳結(jié)構(gòu)的熱解碳，一般>20000℃處理也很難石墨化，它們一般都是有機(jī)物(如酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)化合物熱解碳、聚糖醇PEA等)經(jīng)熱處理制得，存在循環(huán)保持率低、循環(huán)構(gòu)成中析鋰嚴(yán)重等問(wèn)題，且價(jià)格昂貴，市場(chǎng)利用率不高。發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明提供了一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝及裝置，將不同的瀝青原料，通過(guò)粗破或直接熔化后與樹(shù)脂在混料罐混合均勻進(jìn)入焦化塔焦化，出焦后破碎篩分后進(jìn)入輥道窯內(nèi)，進(jìn)行活化處理，之后進(jìn)入高溫炭化爐內(nèi)炭化得到電化學(xué)性能優(yōu)異、材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的硬炭負(fù)極材料。本發(fā)明制備的硬炭負(fù)極材料，電池安全性能高、倍率性能好、容量高、循環(huán)性能優(yōu)良、抗衰減能力突出，且工藝方法簡(jiǎn)單可行且連續(xù)生產(chǎn)，是倍率型、容量型電池設(shè)備的優(yōu)良原料。[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：[0006] 一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，將瀝青原料熔化后與樹(shù)脂混合均勻進(jìn)入焦化塔焦化，出焦后破碎篩分進(jìn)入輥道窯內(nèi)，進(jìn)行活化處理，之后進(jìn)入高溫炭化爐內(nèi)炭化得到硬炭負(fù)極材料；具體工藝步驟包括：[0007] 1)原料預(yù)處理：將瀝青打入瀝青熔化罐熔化；樹(shù)脂打入樹(shù)脂熔化罐內(nèi)熔化；[0008] 2)混料：將樹(shù)脂熔化罐與瀝青熔化罐中的物料打入混料罐，加熱攪拌均勻；[0009] 3)焦化：混料罐中的物料打入焦化塔內(nèi)，進(jìn)行焦化；[0010] 4)蒸餾塔：焦化塔加壓焦化出餾的餾分油進(jìn)入蒸餾塔底部，經(jīng)蒸餾得到輕相油和重相油；[0011] 5)粉碎篩分：焦化塔內(nèi)成焦后，生焦進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎，篩分機(jī)篩分分級(jí)；[0012] 6)活化：分級(jí)后的焦粉，進(jìn)入輥道窯內(nèi)進(jìn)行活化處理；[0013] 7)炭化：輥道窯處理后的粉料進(jìn)入高溫炭化爐，進(jìn)行炭化。[0014] 上述步驟1)中瀝青的熔化溫度為100～200℃，升溫速率為1～15℃/min，恒溫時(shí)間為0.5～5h。[0015] 上述步驟1)中樹(shù)脂的熔化溫度為50～150℃，升溫速率為1～15℃/min，恒溫時(shí)間為0.5～5h。[0016] 所述混料罐的溫度為50～250℃，攪拌速度為20～50r/min。[0017] 所述焦化塔壓力為0.1～3Mpa，焦化溫度為480℃～600℃，升溫速率為1～30℃/min，恒溫時(shí)間為1～8h。[0018] 上述步驟5)中粉碎篩分粒度D50為10～25μm。[0019] 上述步驟6)中的活化劑為水或二氧化碳，活化劑用量為0.5～5mL/min，活化溫度為500～1200℃、活化時(shí)間0.1～10h，活化過(guò)程需要惰性氣體保護(hù)。[0020] 上述步驟7)中的炭化溫度為1000～2000℃，升溫速率為1～30℃/min，恒溫時(shí)間為1～8h。

[0021] 一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝使用的裝置，包括瀝青熔化罐、樹(shù)脂熔化罐、混料罐、焦化塔、蒸餾塔、破碎機(jī)、篩分機(jī)、輥道窯、高溫炭化爐，所述瀝青熔化罐和樹(shù)脂熔化罐連接混料罐，所述混料罐連接焦化塔，所述焦化塔的輕相采口連接蒸餾塔，所述焦化塔的出焦口向破碎機(jī)送料，破碎機(jī)向篩分機(jī)送料，篩分機(jī)向輥道窯送料，輥道窯向高溫炭化爐送料。[0022] 所述焦化塔為兩個(gè)。[0023] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：[0024] 1)本發(fā)明制備的硬炭負(fù)極材料通過(guò)獨(dú)特的生產(chǎn)工藝有效的兼顧軟炭負(fù)極材料優(yōu)異的循環(huán)性能與硬炭負(fù)極材料較高倍率性能，大功率密度條件下進(jìn)行充放電，材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗衰減能力突出，可以廣泛的應(yīng)用于各大電池材料領(lǐng)域；[0025] 2)本發(fā)明制備的負(fù)極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，可以廣泛應(yīng)用于快充電池設(shè)備、鋰離子、鈉離子電池設(shè)備上；[0026] 3)本發(fā)明采用的焦化塔為連續(xù)式生產(chǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)連產(chǎn)，保障產(chǎn)能的最大化，經(jīng)濟(jì)效益可觀；[0027] 4)本發(fā)明采用的蒸餾塔將蒸餾出的餾分油回收，蒸餾出輕相油出售，重相油可以回收，做特種瀝青原料。[0028] 5)本發(fā)明活化工藝采用的活化工藝易于實(shí)現(xiàn)，活化原料具有無(wú)二次污染、成本低等特點(diǎn)。附圖說(shuō)明[0029] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。[0030] 圖中：1?軟瀝青原料；2?硬質(zhì)瀝青原料；3?樹(shù)脂原料；4?瀝青粉碎機(jī)；5?斗式提升機(jī)；6?料倉(cāng)；7?螺旋給料機(jī)；8?瀝青熔化罐；9?樹(shù)脂熔化罐；10?混料罐；11?1#焦化塔；12?2#焦化塔；13?破碎機(jī)；14?篩分機(jī)；15?輥道窯；16?高溫炭化爐；17?成品倉(cāng)；18?蒸餾塔。具體實(shí)施方式[0031] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明：[0032] 如圖1所示，一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，將不同的瀝青原料，通過(guò)粗破或直接熔化后與樹(shù)脂在混料罐10混合均勻進(jìn)入焦化塔焦化，出焦后破碎篩分進(jìn)入輥道窯15內(nèi)，進(jìn)行活化處理，之后進(jìn)入高溫炭化爐16內(nèi)炭化得到硬炭負(fù)極材料，制得的硬炭負(fù)極材料比容量大于380mAh/g，首次效率大于80％，具體工藝步驟包括：[0033] 1)原料預(yù)處理：軟瀝青經(jīng)泵由原料罐抽出，直接進(jìn)入瀝青熔化罐內(nèi)熔化；硬質(zhì)瀝青經(jīng)過(guò)粗破機(jī)粉碎后，經(jīng)過(guò)斗式提升機(jī)4進(jìn)入料倉(cāng)6，螺旋給料機(jī)7將硬質(zhì)瀝青打入瀝青熔化罐8熔化；樹(shù)脂由泵打入樹(shù)脂熔化罐9內(nèi)熔化；硬質(zhì)瀝青粗破粒度為小于1cm的瀝青粉料；

[0034] 2)混料：將樹(shù)脂熔化罐9與瀝青熔化罐8中的物料按照質(zhì)量比樹(shù)脂：瀝青＝1:8～9打入混料罐10，加熱攪拌均勻；[0035] 3)焦化：混料罐10中的物料經(jīng)泵打入焦化塔內(nèi)，進(jìn)行焦化；[0036] 4)蒸餾塔：焦化塔加壓焦化出餾的餾分油進(jìn)入蒸餾塔18底部，經(jīng)蒸餾得到輕相油和重相油；輕相油出售；重相油部分打入原料罐區(qū)，作為特種瀝青原料。[0037] 5)粉碎篩分：焦化塔內(nèi)成焦后，生焦進(jìn)入粉碎機(jī)粉碎，篩分機(jī)篩分分級(jí)；[0038] 6)活化：分級(jí)后的焦粉，進(jìn)入輥道窯15內(nèi)進(jìn)行活化處理；[0039] 7)炭化：輥道窯15處理后的粉料進(jìn)入高溫炭化爐16，進(jìn)行炭化；[0040] 8)成品：炭化后料經(jīng)過(guò)皮帶通廊進(jìn)入成品倉(cāng)，包裝。[0041] 上述步驟1)中瀝青的熔化溫度為100～200℃，升溫速率為1～15℃/min，恒溫時(shí)間為0.5～5h。[0042] 上述步驟1)中樹(shù)脂的熔化溫度為50～150℃，升溫速率為1～15℃/min，恒溫時(shí)間為0.5～5h。[0043] 所述混料罐的溫度為50～250℃，攪拌速度為20～50r/min。[0044] 所述焦化塔壓力為0.1～3Mpa，焦化溫度為480℃～600℃，升溫速率為1～30℃/min，恒溫時(shí)間為1～8h。[0045] 上述步驟5)中粉碎篩分粒度D50為10～25μm。[0046] 上述步驟6)中的活化劑為水或二氧化碳，活化劑用量為0.5～5mL/min，活化溫度為500～1200℃、活化時(shí)間0.1～10h，活化過(guò)程需要惰性氣體保護(hù)。[0047] 上述步驟7)中的炭化溫度為1000～2000℃，升溫速率為1～30℃/min，恒溫時(shí)間為1～8h。

[0048] 一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝使用的裝置，包括瀝青熔化罐8、樹(shù)脂熔化罐9、混料罐10、焦化塔、蒸餾塔18、破碎機(jī)13、篩分機(jī)14、輥道窯15、高溫炭化爐16，所述瀝青熔化罐8和樹(shù)脂熔化罐9連接混料罐10，所述混料罐10連接焦化塔，所述焦化塔的輕相采出口連接蒸餾塔18，所述焦化塔的出焦口向破碎機(jī)13送料，破碎機(jī)13向篩分機(jī)14送料，篩分機(jī)14向輥道窯15送料，輥道窯15向高溫炭化爐16送料。[0049] 斗式提升機(jī)4連接料倉(cāng)6，料倉(cāng)6通過(guò)螺旋給料機(jī)7向?yàn)r青熔化罐8給送硬質(zhì)瀝青原料。軟瀝青原料1直接進(jìn)入瀝青熔化罐8內(nèi)熔化，硬質(zhì)瀝青原料2粗破后經(jīng)過(guò)斗提進(jìn)入料倉(cāng)5，再經(jīng)由螺旋給料機(jī)7進(jìn)入瀝青熔化罐8；焦化塔輕相采出口與蒸餾塔18入口相連接；瀝青熔化罐8與樹(shù)脂熔化罐9設(shè)有加熱器和攪拌器。[0050] 所述焦化塔為兩個(gè)，1#焦化塔11、2#焦化塔12；焦化、出焦交替使用，實(shí)現(xiàn)連產(chǎn)。[0051] 實(shí)施例：[0052] 采用本發(fā)明一種硬炭負(fù)極材料的生產(chǎn)工藝，記錄了5批次的主要指標(biāo)見(jiàn)表1；[0053] 表1各批次原料及主要指標(biāo)[0054]批次 原料瀝青 軟化點(diǎn)(℃) QI(wt％) 灰分(wt％)

1 煤系軟瀝青 31 2.50 0.08

2 煤系硬質(zhì)瀝青 98 5.64 0.24

3 石油瀝青 42 痕量 0.09

4 進(jìn)口石油瀝青 115 1.16 0.12

5 煤瀝青：石油瀝青＝1:1混合 36 1.68 0.10

[0055] 實(shí)施例中焦化塔工藝參數(shù)見(jiàn)表2：[0056] 表2延遲焦化工藝主要參數(shù)[0057][0058] 實(shí)施例中各批次活化工藝參數(shù)見(jiàn)表3：[0059] 表3活化工藝參數(shù)[0060][0061] 實(shí)施例中各批次炭化工藝參數(shù)見(jiàn)表4：[0062] 表4炭化工藝參數(shù)[0063][0064] 實(shí)施例中各批次的負(fù)極材料指標(biāo)見(jiàn)表5[0065] 表5負(fù)極材料主要指標(biāo)[0066]批次 D50(μm) d002(nm) 充電比容量(mAh/g) 首次效率(％)

1 12.25 3.6950 391 93.12

2 22.13 3.7476 396 85.22

3 23.56 3.6514 383 92.15

4 17.42 3.6641 402 90.37

5 20.53 3.6889 415 90.76

[0067] 以上實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，僅為本發(fā)明腳架的實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明其他形式的限制，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，凡在為脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)及構(gòu)思所做出的任何簡(jiǎn)單修改，等同變換與改型，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。