[发明专利]沥青焦及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及沥青焦技术领域，公开了一种沥青焦及其制备方法和应用，所述沥青焦的Fe元素含量＜20ppm，Si元素含量＜30ppm，S元素含量＜40ppm，ID与IG的比值为1‑1.2，空气下最大失重速率为4.9‑6.05％/min，且所述沥青焦以煤基中间相沥青为原料制备得到。本发明制备沥青焦的收率高，空气稳定性好，可广泛应用于工业产品中。

技术领域

本发明涉及沥青焦技术领域，具体地涉及一种沥青焦及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球环境污染的加剧，各国政府都加大了对环境污染的治理力度。汽车尾气作为环境污染的罪魁祸首之一，无疑将受到特别的重视。在各国政府的推动下，新能源汽车的研发与应用成为汽车产业的重点发展领域。其中锂电材料是发展最快的一种新能源材料。负极材料对锂电池的首次效率、循环性能和安全性能有直接影响。其中石油焦、沥青焦、针状焦等是优质的锂离子电池负极材料，因此，国内对沥青焦投入了大量的研究。

CN105199766A公开了一种用于动力锂电池负极材料的中间相碳微球原料的制备方法，该方法包括将煤沥青和稳定剂混合，聚合，萃取，离心分离得到中间相碳微球，满足锂电负极原料的使用需求。

CN110437862A公开了一种中间相沥青焦的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)向煤焦油沥青添加醇类物质和芳烃类溶剂进行预处理，脱除喹啉不溶物，得到精制沥青；(2)对所述步骤(1)的精制沥青加入粘度调节剂进行粘度调整，得到调制沥青；(3)将所述步骤(2)的调制沥青加热进行热聚合反应，得到中间相沥青；(4)将所述步骤(3)的中间相沥青经过炭化处理得到中间相沥青焦。通过本发明制备方法获得中间相沥青焦的灰分≤0.1％，真密度≥1.9，各向异性度≥95％，石墨化后石墨化度可以在98％以上。

CN110408418A公开了一种高规整碳微晶沥青焦的制备方法，包括以下步骤：制备精制沥青、搅拌反应、焦化反应和通入还原性气体；本发明的制备方法更加的科学合理，采用一种QI可控的精制沥青为原料，该精制沥青由煤沥青脱除QI后制得，采用电加热给容器进行加热，根据中间相形成理论，使其干馏成焦，并适当加入有机分散剂和稳定剂增强沥青焦化反应中的稳定性能，利用焦化工艺，通过对反应温度、压力、时间的控制和通入还原性气体，生产出满足负极材料使用的高规整碳微晶沥青焦，其具有光学各项异性，镶嵌型或广域型针状结构，在经过石墨化以后，在锂离子电池负极材料方面应用，有利于提高电池容量。

然而，上述方法制备得到的沥青焦都存在稳定性差、收率低的问题。因此，开发一种新的沥青焦及其制备方法具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何提高沥青焦的收率和空气稳定性的问题，提供了一种沥青焦及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种沥青焦，所述沥青焦的Fe元素含量＜20ppm，Si元素含量＜30ppm，S元素含量＜40ppm，ID与IG的比值为1-1.2，空气下最大失重速率为4.9-6.05％/min，且所述沥青焦以煤基中间相沥青为原料制备得到。

本发明第二方面提供了一种沥青焦的制备方法，该方法包括：

(1)在氧化气氛下，将煤基中间相沥青与碱源混合加热进行预烧；

(2)将所得预烧产物水洗至中性后干燥；

(3)在惰性气氛下，将步骤(2)所得产物进行焦化，得到沥青焦。

本发明第三方面提供了一种由本发明第二方面所述的制备方法制得的沥青焦。

本发明第四方面提供了本发明第一方面或第三方面所述的沥青焦在工业产品中的应用。

通过上述技术方案，本发明以煤基中间相沥青和碱源为原料制备得到的沥青焦产品洁净、碳层有序、收率高、空气稳定性好，可用于生产工业产品；且本发明提供的制备方法工艺过程简单，生产成本低，易于实现。