[发明专利]高性能锂离子电池负极材料用包覆沥青的制备方法及装置

说明书

本发明涉及一种高性能锂离子电池负极材料用包覆沥青的制备方法及装置，该方法以沥青为原料，古马龙树脂为改性剂，依次经过空气氧化、加压聚合、分子蒸馏工艺得到具有良好浸润性的包覆沥青材料。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明以沥青为原料，容易获得，价格低廉，可得到高浸润性的锂离子电池用包覆沥青材料，使沥青实现高附加值利用，所得包覆沥青产品结焦值高、浸润性好、包覆均匀，并且原料成本低、工艺简单、产品质量好、企业利润高。

技术领域

本发明涉及沥青制备负极材料用包覆沥青技术领域；尤其涉及一种高性能锂离子电池负极材料用包覆沥青的制备方法及装置。

背景技术

在锂离子电池中，负极材料是影响电池容量和使用寿命的重要因素之一。石墨材料作为锂离子电池负极材料，具有比容量高、循环性能好、嵌脱锂平台低、成本低廉等优点，成为最具有商业价值的锂离子电池负极材料。但是由于石墨与有机溶剂电解液的相容性很差，使得负极材料表面形成过多的SEI膜，不仅消耗大量的锂，产生较大的不可逆容量损失，还使界面阻抗增大，引起电化学动力学障碍，使得石墨层解离乃至剥落，导致容量衰减和循环性能下降。为了提高石墨材料的电化学性能，人们开始对石墨材料进行修饰和改性的研究。其中使用沥青对负极材料表面包覆处理是一种有效的改性方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能锂离子电池负极材料用包覆沥青的制备方法及装置，该方法以沥青为原料，加入改性剂，依次经过混合、空气氧化、加压聚合和分子蒸馏工艺，得到具有良好浸润性的包覆沥青材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高性能锂离子电池负极材料用包覆沥青的制备方法，该方法以沥青为原料，古马龙树脂为改性剂，依次经过空气氧化、加压聚合、分子蒸馏工艺得到具有良好浸润性的包覆沥青材料。

包括如下步骤：

1)将原料沥青加入改性剂，置于反应釜中于180～200℃搅拌1～1.5h，得到混合沥青；

2)将步骤1)中得到的混合沥青进行空气氧化，1～3℃/min的升温速率升至250～300℃，恒温时间2～8h，制得氧化沥青；

3)将氧化沥青置于加压反应釜中加压聚合，于150～200℃搅拌0.5～1.5h，以3～5℃/min的升温速率升温至280～350℃，通入氮气加压至0.4～0.8MPa，聚合反应恒温3～5h，制得加压聚合沥青；

4)将步骤3)中得到的加压聚合沥青加入到短程分子蒸馏器中，温度为230～280℃，控制短程分子蒸馏器真空压力，在转动条件下，蒸馏聚合沥青，通过分子蒸馏的方法制得高浸润性的锂离子电池用包覆沥青材料。

原料沥青为石油沥青或煤沥青。

所述改性剂与原料沥青比例为20wt％～30wt％。

上述步骤2)中空气氧化的空气流量为50～80L/h。

上述步骤4)中蒸馏器真空压力为30～200Pa，转速为200～400rpm，蒸馏时间0.5～3.5h。

一种高性能锂离子电池负极材料用包覆沥青的制备方法采用的装置，包括反应釜、空气氧化装置、加压反应釜、短程分子蒸馏器、成品罐、副产油品罐，所述反应釜的出口连接空气氧化装置的原料入口，所述空气氧化装置的物料出口连接加压反应釜的入口，所述加压反应釜的出口连接短程分子蒸馏器入口，所述短程分子蒸馏器的成品出口连接成品罐，所述短程分子蒸馏器的轻组分副产油出口连接副产油品罐。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明以沥青为原料，容易获得，价格低廉，可得到高浸润性的锂离子电池用包覆沥青材料，使沥青实现高附加值利用，所得包覆沥青产品结焦值高、浸润性好、包覆均匀，并且原料成本低、工艺简单、产品质量好、企业利润高。