[发明专利]一种锂离子电池负极材料用高软化点包覆沥青的制备方法

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极材料用高软化点包覆沥青的制备方法，所述包覆沥青以中温煤沥青为原料，加入杂质含量较低的石油沥青进行混合，采用二次净化处理工艺确保包覆沥青具有较低的喹啉不溶物含量，添加改性剂用以改善包覆沥青的流变性能，使其可以渗入到石墨颗粒内部的孔隙。该工艺方法制备的包覆沥青延展性好、结焦值高，高温惰性条件下在石墨表面和内部裂解形成致密的无定形碳层，修复了石墨表面的裂纹和空洞，减少了石墨表面的活性端面，进而提高了石墨负极的电化学性能。

技术领域

本发明涉及煤沥青的深加工技术领域；尤其涉及一种锂离子电池负极材料用高软化点包覆沥青的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代储能电源，具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、工作温度范围宽和环境友好等众多优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑、照相机、儿童玩具等小型能量储存器件的主流电源。近年来，随着锂离子电池生产技术的不断提升，其应用已逐渐向电动交通工具、移动通讯、军事装备、航空航天等高新技术领域扩展。

负极材料作为锂离子电池的核心部件，应满足比容量高、循环寿命长、电导率高和制备工艺简单等条件。石墨类碳材料具有充放电电压平台低、锂离子扩散系数大以及导电性好等优势，是目前锂离子电池主要采用的负极材料。随着新能源汽车产业的迅速发展，锂离子动力电池市场需求量大幅增加，对负极材料的粒度、比表面积、振实密度、能量密度、循环寿命以及倍率性能等理化指标有了更高的要求。石墨类碳材料与电解液的相容性较差，晶体结构稳定性较差，在充放电过程中表面晶体结构易被破坏，严重影响电池充放电性能，因此无法满足高性能负极材料的需求。

包覆改性处理可有效改善石墨类碳材料表面缺陷，降低负极材料比表面积，提高首次充放电效率和循环性能。这是由于包覆材料在高温下可裂解形成一层致密的无定形碳附着在石墨表面，修复石墨类碳材料表面的空洞和裂纹，无定形碳材料的层间距比石墨大，可改善充放电过程中Li⁺的扩散性能。同时，附着的无定形碳还可以减少石墨表面的活性端面，进而避免了电解液在石墨表面的活性端面上分解，提高石墨材料的倍率和循环性能。

目前，行业内关于石墨负极应选用何种性质的沥青进行包覆还没有明确的标准，现有的包覆材料为不同软化点的油系或煤系沥青，沥青的软化点、结焦值、喹啉不溶物含量等质量特性参差不齐，包覆后常会出现包覆均匀性较差、难以完全包覆石墨、沥青只在石墨表面包覆，未渗入到石墨颗粒的内部孔隙等问题，难以达到预期包覆效果，无法满足动力电池对负极材料的需求。因此制备一种专门适用于包覆工艺的高软化点包覆沥青对锂离子电池负极材料未来的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池负极材料用高软化点包覆沥青的制备方法，包覆沥青以中温煤沥青为原料，加入杂质含量较低的石油沥青进行混合，采用二次净化处理工艺确保包覆沥青具有较低的喹啉不溶物含量。添加的改性剂可以改善包覆沥青的流变性能，使其可以渗入到石墨颗粒内部的孔隙。该工艺方法制备的包覆沥青延展性好、结焦值高，高温惰性条件下在石墨表面和内部裂解形成致密的无定形碳层，修复了石墨表面的裂纹和空洞，减少了石墨表面的活性端面，进而提高了石墨负极的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种锂离子电池负极材料用高软化点包覆沥青的制备方法，包括如下步骤：

1)以中温煤沥青为原料，向其中加入石油沥青，将两种沥青在带有加热搅拌装置的反应釜内混合均匀，制备出混合沥青；

2)采用溶剂萃取法向混合沥青中加入有机溶剂去除高黏度残渣沉淀，进行一次净化处理；采用离心分离法对脱去高黏度残渣沉淀的混合沥青进行二次净化处理，得到具有低喹啉不溶物的前驱体沥青；

3)向前驱体沥青中加入改性剂搅拌均匀，提高前驱体沥青的高温流变性能，得到改性前驱体沥青；