[發明專利]一種改質瀝青、瀝青焦及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011563357.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112852463B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 沈龍;范拯華;張秀云;陳兵帥
• 申請（專利權）人: 寧波杉杉新材料科技有限公司
• 主分類號: C10C3/04
• 分類號: C10C3/04;B01J27/24;H01M4/583
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 王衛彬;倪麗紅

本發明公開了一種改質瀝青、瀝青焦及其制備方法和應用。改質瀝青的制備方法包括如下步驟：將煤瀝青和同多釩酸鹽催化劑經氧化交聯反應，制得改質瀝青。本發明的改質瀝青經縮聚和焦化反應得到的瀝青焦具有細鑲嵌結構和各向同性，內部結構均勻，無局部結焦現象發生，原料成本低，瀝青焦揮發分低，工藝簡單，可操作性強，反應過程綠色環保，可滿足鋰離子電池負極材料的特性需求。

技術領域

本發明涉及一種改質瀝青、瀝青焦及其制備方法和應用。

背景技術

煤瀝青具有資源豐富、價格低廉、含炭量高、流動性好、易石墨化等特點，它是制備各種炭材料生產中最重要、最基本的基體前驅體之一。煤瀝青的結構和組成非常復雜，由大量具有高度縮聚的碳環和雜環化合物組成，具有與煤同源的組成和結構，但在環構化程度和分子組成上存在差異，其分子量分布范圍廣泛。隨著鋰離子電池終端應用細分領域的特殊要求越來越多樣，基于煤瀝青制備的負極材料也逐漸得到重視。因煤瀝青其復雜的分子結構和組成，為制備特殊性能的負極材料提供了天然的可能性。

現有專利中，基于煤瀝青的瀝青焦的制備，原料通常是通過氧氣或空氣氧化或熱聚合將原料中的低分子量組分轉變為高分子量化合物的方式，或者通過氧化聚合結合真空蒸餾將低分子量組分脫除獲取預期軟化點的瀝青，或者焦油蒸餾塔底瀝青經過重油調配得到循環油。對上述原料進行一定的溫度炭化裂解和縮合反應，得到瀝青焦。但上述方法普遍存在產品出現局部結焦現象，產品內部結構不均勻，且揮發組分含量高，無法用于高性能的鋰離子電池負極材料領域。

因此，本領域亟需開發一種內部結構均勻，揮發分低，工藝簡單，可用于制備鋰離子負極材料的瀝青焦。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中瀝青焦普遍存在局部結焦現象，產品內部結構不均勻，揮發組分含量高，無法用于高性能鋰離子電池負極材料領域等缺陷，而提供一種改質瀝青、瀝青焦及其制備方法和應用。本發明制得的瀝青焦具有細鑲嵌結構和各向同性，內部結構均勻，無局部結焦現象發生，原料成本低、瀝青焦揮發分低，工藝簡單，可操作性強，反應過程綠色環保，可滿足鋰離子電池負極材料的特性需求。

本發明提供一種改質瀝青的制備方法，其包括如下步驟：將煤瀝青和同多釩酸鹽催化劑經氧化交聯反應，制得改質瀝青。

本發明中，所述煤瀝青可為本領域常規使用的軟化點為70℃以下的煤瀝青，較佳地為軟化點為60～70℃的煤瀝青。

本發明中，所述同多釩酸鹽催化劑較佳地為含有V₄O₁₂^4-、V₁₀O₂₆^4-和V₁₀O₂₈^6-中一種或多種多釩酸陰離子的同多釩酸鹽催化劑，進一步更佳地為(NH₄)₄V₄O₁₂·2H₂O、(NH₄)₄V₁₀O₂₆·6H₂O和(NH₄)₆V₁₀O₂₈·6H₂O中的一種或多種。

本發明中，所述煤瀝青和所述同多釩酸鹽催化劑的質量比可為本領域常規，較佳地為1：(0.001～0.005)，更佳地為1：(0.002～0.005)。

本發明中，所述氧化交聯反應的條件和方法可為本領域該類反應常規的條件和方法，一般在底部設置有空氣分布器的反應器中進行。設置有空氣分布器的反應器可對煤瀝青和同多釩酸鹽催化劑進行充分攪拌，有利于氧化交聯反應的均勻性。

本發明中，所述氧化交聯反應可按照本領域常規在空氣和/或氧氣下進行。所述空氣和/或所述氧氣的流量可為本領域常規，較佳地為10～50L/h，更佳地為10～20L/h。