[發明專利]一種瀝青的預處理方法及使用其包覆的球形石墨負極材料

有效

• 申請號: 201310394403.4
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103435820A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 傅云峰;鄒琴;柯書龍
• 申請（專利權）人: 中科恒達石墨股份有限公司
• 主分類號: C08J3/05
• 分類號: C08J3/05;C08L95/00;H01M4/583
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明涉及負極材料技術領域，具體為一種用于包覆球形石墨的瀝青的預處理方法，通過該方法得到瀝青分散液，然后采用瀝青分散液包覆球形石墨得到負極材料。

背景技術

石墨負極材料包括人造石墨負極材料和天然石墨負極材料。石墨負極材料一般是將石墨材料加工成球形微粉，低檔產品直接用于負極材料，高檔產品都要經過包覆、碳化石墨化過程。球形石墨微粉包覆是指采用瀝青、樹脂、糖等高分子材料對石墨微粒表面進行包裹，然后經過高溫碳化或者采用氣相沉積的方法直接包裹無定形碳，在球形石墨微粉表面形成薄層無定形碳結構，即“核-殼”結構，以改善石墨材料與鋰離子電池內電解質的匹配特性和自身的穩定性，提高鋰離子電池首次效率和循環性能。

球形石墨微粉用瀝青包覆方法大致上分為三種，即固相混合、液相混合和氣相沉積。采用固相混合時生產方法簡單，但生產過程質量不容易控制，特別是瀝青微粉包覆的完整性難以保證；氣相沉積的條件比較苛刻，成本較高，目前還不具備具備工業化條件；液相混合包覆時，將瀝青溶解在有機溶劑，然后混合，經過400-500℃高溫處理，蒸發溶劑，形成中間相態瀝青，對石墨進行包覆、清除輕質瀝青、溶劑等過程，再碳化處理，在碳顆粒表面形成包覆碳，這種方法得到的負極材料循環性能好，但這種方法處理過程復雜，高溫反應釜操作麻煩，尤其是經過反應后容易結塊，需要粉碎，對包覆質量控制造成影響。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種瀝青的預處理方法及使用其包覆的球形石墨負極材料。通過將瀝青分散在水中處理成微細片狀結構，與球形石墨進行半濕性混合，干燥，再進行高溫碳化處理，得到性能優異的負極材料。

?本發明的技術方案是這樣實現的：一種用于包覆球形石墨的瀝青的預處理方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將瀝青粉碎過100目篩，取篩下物加入水和表面活性劑，混合均勻，配制成懸浮液；

2）將懸浮液加入到砂磨機或膠體磨中進行研磨，即時檢測瀝青的粒度，當D50為3-5μm時研磨結束；

3）將研磨后的漿料在均質機內進行均質化處理，得到瀝青分散液，完成瀝青在用于包覆球形石墨之前的處理過程。

所述瀝青為軟化點高于250℃的石油瀝青或煤瀝青。

所述瀝青粉碎后過100目篩。

所述水為去離子水或純凈水，離子電導在10^-10S/cm以下。

瀝青粉碎過程中控制粉碎設備的溫度不大于90℃，防止設備過熱影響瀝青的性能，粉碎過程最好在帶有水冷裝置的設備中進行。?

所述的表面活性劑可以是陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑的一種或幾種，陽離子表面活性劑可以是十八烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、陽離子咪唑啉等；陰離子表面活性劑可以是十二烷基磺酸鈉、磺化植物油等；兩性離子型表面活性劑可以是氨基酸鈉、磷脂、咪唑啉等；非離子表面活性劑可以是平平加、烷基酚聚氧乙烯醚等；表面活性劑不局限于上述，也可以是2種或2種以上的混合物，具體根據選用瀝青和碳材料選用。

所述瀝青占懸浮液重量的10%-30%，表面活性劑的加入量為瀝青的0.1-3%。

所述均質機為高剪切均質機。通過均質機處理使得瀝青充分分散；一般情況下，50L分散液在均質機轉速達到12000-15000轉時，處理15分鐘左右即可。

所得到的瀝青分散液在8h之內使用完畢，防止瀝青微粉團聚，影響包覆效果。

采用上述方法得到的瀝青分散液制備負極材料的方法，具體操作步驟為：

1）將瀝青分散液加入到球形石墨中進行混合，邊加入邊攪拌，加入完畢后加熱攪拌至混合物料的含水量≤0.5%，冷卻；

2）將冷卻后的混合物料裝入坩堝內，在通入氮氣的爐內于900-1200℃進行高溫處理2-8h，然后出爐冷卻，打散過篩得到采用瀝青包覆球形石墨的負極材料。

瀝青分散液與球形石墨混合時，球形石墨與瀝青的重量比為1：0.05-0.15。

所述球形石墨的D50在8-25μm之間，振實密度為0.90-1.05g/cm³；所述球形石墨顆粒包括球形天然鱗片石墨、球形天然微晶石墨、球形人造石墨、球形石油焦、球形針狀焦碳等材料。