[發明專利]煤針狀焦及其制備方法、鋰離子電池負極材料和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910600982.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110396419B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 孫占龍;張留峰;郭培瑞
• 申請（專利權）人: 山西沁新能源集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;喬雪微

本發明涉及焦煤加工領域，公開了煤針狀焦及其制備方法、鋰離子電池負極材料和鋰離子電池。生產煤針狀焦的方法包括：(1)將焦煤粉進行干餾，得到煤焦油；(2)將所述煤焦油與生物質焦油進行混合，得到原料；(3)將所述原料進行縮聚，得到縮聚產物；(4)將所述縮聚產物進行熱處理，得到煤針狀焦。可以實現焦煤制備得到熱膨脹系數改進的煤針狀焦，進而可以得到電性能提升的負極材料。

技術領域

本發明涉及焦煤加工領域，具體涉及一種煤針狀焦的制備方法，該方法制得的煤針狀焦、鋰離子電池負極材料和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子動力電池是當前一種重要的綠色新能源產品，是當前純電動汽車的關鍵部件，要求高容量、高能量密度、高循環穩定性。鋰離子電池的組成中，負極材料是關鍵材料之一。實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，主要應用熱點是人造石墨。

焦煤是煤化度較高、結焦性好的煙煤。如何將焦煤制備得到適合鋰離子電池的負極材料，需要提供一種方法。

發明內容

本發明的目的是為了改善焦煤制備鋰離子電池的負極材料時，中間煤針狀焦的熱膨脹系數，提升負極材料的電學性能，提供一種煤針狀焦及其制備方法、鋰離子電池負極材料和鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種生產煤針狀焦的方法，包括：

(1)將焦煤粉進行干餾，得到煤焦油；

(2)將所述煤焦油與生物質焦油進行混合，得到原料；

(3)將所述原料進行縮聚，得到縮聚產物；

(4)將所述縮聚產物進行熱處理，得到煤針狀焦。

本發明第二方面提供一種本發明的方法制得的煤針狀焦，所述煤針狀焦的熱膨脹系數為＜1.1×10^-6/℃。

本發明第三方面提供一種鋰離子電池負極材料，該材料為本發明所述的煤針狀焦經石墨化后得到。

本發明第四方面提供一種鋰離子電池，該電池包括本發明所述的負極材料。

通過上述技術方案，本發明可以實現焦煤制備得到熱膨脹系數改進的煤針狀焦，進而可以得到電性能提升的負極材料。

具體實施方式

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。

本發明第一方面提供一種生產煤針狀焦的方法，包括：

(1)將焦煤粉進行干餾，得到煤焦油；

(2)將所述煤焦油與生物質焦油進行混合，得到原料；

(3)將所述原料進行縮聚，得到縮聚產物；

(4)將所述縮聚產物進行熱處理，得到煤針狀焦。

本發明提供上述制備步驟，從焦煤粉為原料，逐步實現獲得滿足本發明目的的煤針狀焦。

根據本發明，所述干餾在無空氣下進行，如氮氣保護。優選地，步驟(1)中，干餾溫度為400-550℃，優選干餾溫度為475-505℃。

根據本發明，優選地，所述焦煤粉的平均顆粒直徑為1-5mm，優選為1.5-2.5mm。

根據本發明，優選地，所述焦煤粉的干燥無灰基揮發分V_daf為20-28重量％，膠質層最大厚度Y值為15-25mm，優選為20-25mm。