[发明专利]一种中间相炭微球、负极材料焦的联产工艺方法

说明书

本发明提供一种中间相炭微球、负极材料焦的联产工艺方法，将高温煤焦油沥青与中低温煤焦油沥青混配生产中间相炭微球，生产中间相炭微球的剩余沥青作为负极焦的原料，包括聚合反应、聚合产物分离与干燥、剩余沥青焦化、干燥，联产得到锂离子电池用的两种负极材料中间相炭微球和负极材料焦。实现了利用高温煤焦油沥青与中低温煤焦油沥青混配联产中间相炭微球和负极材料焦，使煤焦油沥青得到充分完全利用，并可得到高附加值的两种锂离子电池用负极材料，且原料成本低、工艺简单、无废弃物排放、产品质量好、企业利润高。

技术领域

本发明涉及负极材料生产技术领域，特别涉及一种中间相炭微球、负极材料焦的联产工艺方法。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应及环境友好等显著优点，已广泛用于3C电子产品、电动工具、医疗电子、储能设备等领域，在纯电动汽车、混合动力汽车、轨道交通、航天航空等交通领域逐步获得推广。目前，中国已成为全球最大的锂离子电池生产制造基地和第二大锂离子电池生产国和出口国，锂离子电池市场正进入黄金期。

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。

随着技术的进步，目前的锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。中间相炭微球作为锂离子负极材料，它具有杰出的物化性能，如化学稳定性、热稳定性、优良的导热导电性能，并具有均匀的粒径和良好的球形特点，又兼具独特的分子层面平行堆砌结构、堆积密度高、易石墨化。虽然中间相炭微球作为锂电负极材料生产成本较高，但其颗粒表面结构为均匀的石墨结构边缘，反应活性均匀，具有首周效率高、倍率性能优等优点，在充放电过程中易于实现锂离子的可逆嵌入和脱出。所以有些特殊用途的锂离子电池还需要以中间相炭微球为负极材料，中间相炭微球仍然有一定的市场空间。

目前针状焦、石油焦、冶金焦等经过改性处理，在一定程度上改善了天然石墨的缺陷，特别是针状焦，因其易于石墨化、电导率高、灰分低等优异特性，得到了业界的认可，市场占有率相对较高。但是针状焦、石油焦、冶金焦等炭素材料主要适用于石墨电极、增碳剂、钢铁冶炼等领域，不是专门为负极材料而开发和生产的，在锂离子电池应用方面存在一定缺陷，不能满足未来锂离子电池发展对负极材料的更高要求。所以开发一种首次充放电效率高、比容量高、低的电极电位、循环性能好的专门用于锂离子电池的负极材料焦具有重要意义。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种中间相炭微球、负极材料焦的联产工艺方法，实现了利用高温煤焦油沥青与中低温煤焦油沥青混配联产中间相炭微球和负极材料焦，使煤焦油沥青得到充分完全利用，并可得到高附加值的两种锂离子电池用负极材料，且原料成本低、工艺简单、无废弃物排放、产品质量好、企业利润高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种中间相炭微球、负极材料焦的联产工艺方法，将高温煤焦油沥青与中低温煤焦油沥青混配生产中间相炭微球，生产中间相炭微球的剩余沥青作为负极焦的原料，包括聚合反应、聚合产物分离与干燥、剩余沥青焦化、干燥，具体工艺过程如下：

步骤一、原料预热与混合：高温煤焦油沥青和中低温煤焦油沥青分别经泵由原料罐抽出，按质量比1：(0.1～0.5)的比例混合，在加热器中加热200℃～300℃混合均匀；

步骤二、聚合反应：步骤一得到的混合沥青注入到聚合反应器，升温至350～500℃，恒温5～20h，以氮气或者氩气作为保护气体，聚合得到含有中间相炭微球的聚合产物；