[發明專利]高性能鋰離子電池負極材料用包覆瀝青的制備方法及裝置

在審

• 申請號: 202210080147.0
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114497462A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 宋天永;郭明聰;馬暢;鄭海峰;呂晗;武全宇;關偉;劉書林;屈濱
• 申請（專利權）人: 中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393;H01M4/04;H01M4/587;H01M10/0525;C08L95/00;C08L45/02
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 佟寧

本發明涉及一種高性能鋰離子電池負極材料用包覆瀝青的制備方法及裝置，該方法以瀝青為原料，古馬龍樹脂為改性劑，依次經過空氣氧化、加壓聚合、分子蒸餾工藝得到具有良好浸潤性的包覆瀝青材料。與現有的技術相比，本發明的有益效果是：本發明以瀝青為原料，容易獲得，價格低廉，可得到高浸潤性的鋰離子電池用包覆瀝青材料，使瀝青實現高附加值利用，所得包覆瀝青產品結焦值高、浸潤性好、包覆均勻，并且原料成本低、工藝簡單、產品質量好、企業利潤高。

技術領域

本發明涉及瀝青制備負極材料用包覆瀝青技術領域；尤其涉及一種高性能鋰離子電池負極材料用包覆瀝青的制備方法及裝置。

背景技術

在鋰離子電池中，負極材料是影響電池容量和使用壽命的重要因素之一。石墨材料作為鋰離子電池負極材料，具有比容量高、循環性能好、嵌脫鋰平臺低、成本低廉等優點，成為最具有商業價值的鋰離子電池負極材料。但是由于石墨與有機溶劑電解液的相容性很差，使得負極材料表面形成過多的SEI膜，不僅消耗大量的鋰，產生較大的不可逆容量損失，還使界面阻抗增大，引起電化學動力學障礙，使得石墨層解離乃至剝落，導致容量衰減和循環性能下降。為了提高石墨材料的電化學性能，人們開始對石墨材料進行修飾和改性的研究。其中使用瀝青對負極材料表面包覆處理是一種有效的改性方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種高性能鋰離子電池負極材料用包覆瀝青的制備方法及裝置，該方法以瀝青為原料，加入改性劑，依次經過混合、空氣氧化、加壓聚合和分子蒸餾工藝，得到具有良好浸潤性的包覆瀝青材料。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種高性能鋰離子電池負極材料用包覆瀝青的制備方法，該方法以瀝青為原料，古馬龍樹脂為改性劑，依次經過空氣氧化、加壓聚合、分子蒸餾工藝得到具有良好浸潤性的包覆瀝青材料。

包括如下步驟：

1)將原料瀝青加入改性劑，置于反應釜中于180～200℃攪拌1～1.5h，得到混合瀝青；

2)將步驟1)中得到的混合瀝青進行空氣氧化，1～3℃/min的升溫速率升至250～300℃，恒溫時間2～8h，制得氧化瀝青；

3)將氧化瀝青置于加壓反應釜中加壓聚合，于150～200℃攪拌0.5～1.5h，以3～5℃/min的升溫速率升溫至280～350℃，通入氮氣加壓至0.4～0.8MPa，聚合反應恒溫3～5h，制得加壓聚合瀝青；

4)將步驟3)中得到的加壓聚合瀝青加入到短程分子蒸餾器中，溫度為230～280℃，控制短程分子蒸餾器真空壓力，在轉動條件下，蒸餾聚合瀝青，通過分子蒸餾的方法制得高浸潤性的鋰離子電池用包覆瀝青材料。

原料瀝青為石油瀝青或煤瀝青。

所述改性劑與原料瀝青比例為20wt％～30wt％。

上述步驟2)中空氣氧化的空氣流量為50～80L/h。

上述步驟4)中蒸餾器真空壓力為30～200Pa，轉速為200～400rpm，蒸餾時間0.5～3.5h。

一種高性能鋰離子電池負極材料用包覆瀝青的制備方法采用的裝置，包括反應釜、空氣氧化裝置、加壓反應釜、短程分子蒸餾器、成品罐、副產油品罐，所述反應釜的出口連接空氣氧化裝置的原料入口，所述空氣氧化裝置的物料出口連接加壓反應釜的入口，所述加壓反應釜的出口連接短程分子蒸餾器入口，所述短程分子蒸餾器的成品出口連接成品罐，所述短程分子蒸餾器的輕組分副產油出口連接副產油品罐。

與現有的技術相比，本發明的有益效果是：

1)本發明以瀝青為原料，容易獲得，價格低廉，可得到高浸潤性的鋰離子電池用包覆瀝青材料，使瀝青實現高附加值利用，所得包覆瀝青產品結焦值高、浸潤性好、包覆均勻，并且原料成本低、工藝簡單、產品質量好、企業利潤高。