CN115000359B - 一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法，其特征在于：（1）将石墨尾矿在擦洗机中擦洗0.5～2h，送入高温窑，在700～900℃煅烧活化1～3h；（2）混合样送入反应釜中，在50～80℃与氢氧化钠溶液反应4～8h，其中混合样：氢氧化钠的质量比为3:1～1:2；（3）反应结束后，添加盐酸调节悬浮液的pH至2～7；（4）静置1～2d，过滤，用乙醇和纯水反复洗涤滤饼3‑5次，在100‑120℃烘干2‑4h；（5）按沥青为烘干试样质量的5%～20%，将烘干后的试样与沥青混合进行炭包覆处理，即可。本发明优点：以石墨尾矿为原料，通过擦洗、煅烧等工艺制得纳米二氧化硅，可用作锂离子电池负极材料；工艺简单，成本较低，提高了石墨尾矿的综合利用率，增加其附加值。

Description

一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法
技术领域
本发明属于固废资源化利用领域，涉及一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法。
技术背景
我国石墨尾矿排放量在百万吨上，日积月累的堆积量不仅占用大量的土地面积，同时存在极大的环境危害和安全隐患，因此石墨尾矿的综合利用治理具有重要意义。
硅基负极材料由于其很高的理论比容量，在锂离子电池的应用中受到广泛的研究与开发。而石墨尾矿中含有大量的SiO2，因此通过一系列工艺将石墨尾矿中的含硅部分转化为纳米二氧化硅应用于锂离子电池中具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了充分利用石墨尾矿资源，提供一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法，制备出可应用于锂离子电池负极材料的纳米二氧化硅。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将石墨尾矿在擦洗机中擦洗0.5～2h，随后送入高温窑，在700～900℃煅烧活化1～3h；
（2）将煅烧后的混合样送入反应釜中，在50～80℃与氢氧化钠溶液反应，反应时间为4～8h，其中混合样：氢氧化钠的质量比为3:1～1:2；
（3）待反应结束后，向步骤（2）中添加盐酸调节悬浮液的pH至2～7；
（4）悬浮液静置1～2d后，过滤，用乙醇和纯水反复洗涤滤饼3-5次，在100-120℃烘干2-4h；
（5）按沥青为烘干试样质量的5%～20%，将烘干后的试样与沥青混合进行炭包覆处理，即可得到炭包覆纳米二氧化硅锂电负极材料。
进一步，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液的质量分数为20%～30%。
本发明的优点：
1.本发明以石墨尾矿为原料，通过擦洗、煅烧等工艺制得到纳米二氧化硅（粒度在50～500nm，比表面积大于200g/cm3、比容量在1000mAh/g以上），可用作锂离子电池负极材料；
2.本发明工艺简单，原料来源广泛，成本较低，提高了石墨尾矿的综合利用率，增加其附加值，符合固废资源化的趋势。
具体实施例
一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法，具体实施步骤如下：
实施例1
（1）细鳞片石墨尾矿（主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO等，其中SiO2的含量在70%）在擦洗机中进行擦洗0.5h；随后送入高温窑，在700℃煅烧活化3h；
（2）将煅烧后的混合样1Kg送入反应釜中，与1L质量分数20%的氢氧化钠溶液反应，在80℃下反应8h；
（3）待反应结束后，采用浓度0.1mol/L的盐酸调节悬浮液的pH至3；
（4）悬浮液静置2d后，过滤，依次用乙醇和纯水反复洗涤滤饼3次后，在120℃烘干3h；
（5）将0.5Kg滤饼试样与0.05Kg沥青进行炭包覆处理，即可得到炭包覆纳米二氧化硅锂电负极材料（粒度D50约为320nm，首次可逆容量为1236mA/h）。
实施例2
（1）细鳞片石墨尾矿（主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO等，其中SiO2的含量在60%）在擦洗机中进行擦洗1h；随后送入高温窑，在800℃煅烧活化2h；
（2）将煅烧后的混合样0.5Kg送入反应釜中，与1L质量分数25%的氢氧化钠溶液反应，在65℃下反应6h；
（3）待反应结束后，采用浓度0.2mol/L的盐酸调节悬浮液的pH至2.5；
（4）悬浮液静置1d后，过滤，依次用乙醇和纯水反复洗涤滤饼4次后，在100℃烘干4h；
（5）将0.2Kg滤饼试样与0.03Kg沥青进行炭包覆处理，即可得到炭包覆纳米二氧化硅锂电负极材料（粒度D50约为400nm，首次可逆容量为1365mA/h）。
实施例3
（1）细鳞片石墨尾矿（主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO等，其中SiO2的含量在80%）在擦洗机中进行擦洗2h；随后送入高温窑，在600℃煅烧活化3h；
（2）将煅烧后的混合样2Kg送入反应釜中，与3.5L质量分数30%的氢氧化钠溶液反应，在60℃下反应5h；
（3）待反应结束后，采用浓度0.1mol/L的盐酸调节悬浮液的pH至5；
（4）悬浮液静置1.5d后，过滤，依次用乙醇和纯水反复洗涤滤饼5次后，在110℃烘干2.5h；
（5）将1Kg滤饼试样与0.08Kg沥青进行炭包覆处理，即可得到炭包覆纳米二氧化硅锂电负极材料（粒度D50约为210nm，首次可逆容量为1460mA/h）。

Claims (2)

1.一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将石墨尾矿在擦洗机中擦洗0.5～2h，随后送入高温窑，在700～900℃煅烧活化1～3h；
（2）将煅烧后的混合样送入反应釜中，在50～80℃与氢氧化钠溶液反应，反应时间为4～8h，其中混合样：氢氧化钠的质量比为3:1～1:2；
（3）待反应结束后，向步骤（2）中添加盐酸调节悬浮液的pH至2～7；
（4）悬浮液静置1～2d后，过滤，用乙醇和纯水反复洗涤滤饼3-5次，在100-120℃烘干2-4h；
（5）按沥青为烘干试样质量的5%～20%，将烘干后的试样与沥青混合进行炭包覆处理，即可得到炭包覆纳米二氧化硅锂电负极材料。
2.根据权利要求1所述一种利用石墨尾矿制备锂电负极材料的方法，其特征在于：所述步骤（2）中氢氧化钠溶液的质量分数为20%～30%。
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