[發(fā)明專利]彈丸焦多孔碳及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010326640.7
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111483997B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石磊;皮濤;徐燕寧;舒平;邵浩明
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南中科星城石墨有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

本發(fā)明提供了一種彈丸焦多孔碳的制備方法，先將彈丸焦進(jìn)行破碎，得到彈丸焦破碎料；然后將鹽酸、硝酸、蒸餾水，混合均勻制成酸洗液；將彈丸焦破碎料加入到酸洗液中，靜置、過濾、洗滌、烘干，得到酸洗料；將酸洗料通過氣流磨制成粉料，再將粉料裝入加熱爐中，通入SO₂氣體，加熱進(jìn)行刻蝕碳化，停止加熱，并將氮氣取代SO₂氣體，降溫至室溫，再經(jīng)篩分、除磁、包裝，得到彈丸焦多孔碳。本發(fā)明方法制備的彈丸焦多孔碳具有低灰分、高比表面積、高通孔率、高載流量的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔碳及其制備方法，尤其是一種鋰硫電池固硫用復(fù)合多孔碳及其制備方法。

背景技術(shù)

新能源汽車是國家大力發(fā)展的一個新興行業(yè)，目前使用較多的動力電池為鋰離子電池。隨著人們對新能源汽車，尤其是純電動汽車?yán)m(xù)駛里程的要求不斷提高，鋰離子電池已經(jīng)很難滿足電動汽車的能量密度要求，而具有更高能量密度特點的鋰硫電池就逐漸成為電池領(lǐng)域開發(fā)重點。

鋰硫電池的正極采用單質(zhì)硫，負(fù)極為金屬鋰，由于單質(zhì)硫在電解液中具有溶解性，并遷移至負(fù)極覆蓋在金屬鋰表面，該情況不僅導(dǎo)致金屬鋰片被單質(zhì)硫覆蓋而容量降低，還會引起電解液粘度提升而電池報廢，因此，鋰硫電池的核心技術(shù)為正極固硫技術(shù)。有大量文獻(xiàn)報道了以共聚硫代替單質(zhì)硫的思路，然而，在實際電池應(yīng)用中，共聚硫仍會存在明顯的溶解現(xiàn)象。

為了抑制硫溶解，本發(fā)明提供了一種彈丸焦多孔碳及其制備方法，該彈丸焦多孔碳可以有效裝載、固定單質(zhì)硫。

彈丸焦是渣油延遲焦化過程中產(chǎn)生的劣質(zhì)石油焦，由于灰分高、硫分高，因此只能用作燃料焦，由于其使用領(lǐng)域低端，所以鮮有彈丸焦方面的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究，本發(fā)明利用了彈丸焦活性高、易氧化、易刻蝕的特點，首次將其開發(fā)成固硫用多孔碳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種彈丸焦多孔碳及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

彈丸焦多孔碳制備方法，包括以下步驟：

S1、破碎：將彈丸焦進(jìn)行破碎，破碎后顆粒D50控制在8±1μm，得到彈丸焦破碎料；

S2、酸洗：將鹽酸和硝酸進(jìn)行混合，再加入蒸餾水，混合均勻制成酸洗液；將彈丸焦破碎料加入到酸洗液中，靜置、過濾、洗滌、烘干，得到酸洗料；

S3、制粉：將步驟S2制備的酸洗料通過氣流磨制成粉料；

S4、刻蝕碳化：將步驟S3制備的粉料裝入加熱爐中，通入SO₂氣體，加熱至900℃～980℃，保溫0.5~1h，停止加熱，并將氮氣取代SO₂氣體，降溫至室溫后再經(jīng)篩分、除磁、包裝，得到彈丸焦多孔碳。

進(jìn)一步的，步驟S1中，所述彈丸焦為市購的粒度≤5mm的燃料級彈丸焦。

進(jìn)一步的，步驟S2中，將鹽酸和硝酸按照1:（1.5~2）的質(zhì)量比混合，形成混酸；再加入蒸餾水，所加蒸餾水的質(zhì)量與混酸的質(zhì)量相等，混合均勻，制成酸洗液；然后將彈丸焦破碎料加入到酸洗液中，靜置3~5天；再進(jìn)行真空過濾、洗滌、烘干，得到酸洗料。

進(jìn)一步的，步驟S2中，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%分析純鹽酸和68%的分析純硝酸按照1:（1.5~2）的質(zhì)量比混合，形成混酸；再加入蒸餾水，所加蒸餾水的質(zhì)量與混酸的質(zhì)量相等，混合均勻，制成酸洗液；然后將彈丸焦破碎料加入到酸洗液中，靜置3~5天；再進(jìn)行真空抽濾，然后添加蒸餾水反復(fù)洗滌、抽濾，待濾液呈中性后，將濾渣置于烘箱中在120℃下干燥，得到酸洗料。

進(jìn)一步的，步驟S3中，將步驟S2制備的酸洗料通過氣流磨制備成D50為3~5μm的粉料；