[发明专利]一种低成本高倍率负极材料焦的制备方法

说明书

本发明涉及一种低成本高倍率负极材料焦的制备方法，以煤系软沥青为原料，从软沥青贮存罐中打入温度切割塔中进行原料组分切割除去重质组分，得到洁净沥青；以沥青基碳颗粒为原料，将其从碳颗粒贮存罐打入沉降脱酸池，再通过颗粒干燥器脱水；洁净沥青与碳颗粒混合搅拌；进入中间相调控热反应塔，最终用水汽切焦得到负极材料焦；焦炭经干燥后，一部分分成两种负极生焦；另一部分通过炭化处理分成两种负极焦；温度切割塔与中间相调控热反应塔中的轻组分蒸汽分别进入各自冷凝器进行液态化处理，最终进入各自贮存罐。本发明省去对负极材料的改性步骤，向软沥青中加入碳颗粒，提升负极材料的倍率性能，拥有低成本和高倍率两大优势。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料领域，尤其涉及一种低成本高倍率负极材料焦的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于其小体积、高能量密度、低成本、无污染等优点，近年来备受关注。由于近来数码产品的技术飞跃，对于电池的性能提出了更高的要求与期望。电池性能的提高依赖于电极材料的发展与完善，所以选取首次不可逆容量低、倍率性能好的负极材料成为重中之重。

现如今锂离子电池负极材料以人造石墨材料为主，正极材料以过渡金属氧化物为主，他们的共同特点就是成本过高，所以一种在不影响锂离子电池性能条件下的低成本负极材料的研发被提上日程。

在不影响锂离子电池性能的情况下降低成本，能够促进负极材料的批量生产与大规模产业化，现阶段大多数提高锂电负极材料性能的手段为造粒、包覆等对负极材料进行改性，若制出本身性能优良的负极材料前驱体焦炭则省去改性过程，大大减少了锂离子电池制备成本。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低成本高倍率负极材料焦的制备方法，采用廉价的煤系软沥青与沥青碳颗粒为原料，制备成各向同性的负极材料焦，省去对负极材料的额外改性步骤，并且通过向软沥青中加入碳颗粒，降低成本提升负极材料的倍率性能。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种低成本高倍率负极材料焦的制备方法，包括以下步骤：

1)原料制备：以煤系软沥青为原料，从软沥青贮存罐中打入温度切割塔中进行原料组分切割除去重质组分，得到洁净沥青；

以沥青基碳颗粒为原料，将其从碳颗粒贮存罐打入沉降脱酸池，再通过颗粒干燥器脱水；

洁净沥青与干燥后的碳颗粒按1：1～5：1的重量比混合，并在原料搅拌罐中混合搅拌；

2)中间相调控热反应过程：将洁净沥青打入沥青预热器进行预热，随即与碳颗粒进行混合搅拌，并保持预热温度，进入中间相调控热反应塔，最终用水汽切焦得到负极材料焦；

3)产物及后续处理：焦炭经干燥后，一部分经过粒度筛分器分成两种规格的负极生焦并最终打包售卖；另一部分通过炭化处理，之后经过粒度筛分器分成两种规格的负极焦并最终打包售卖；

温度切割塔与中间相调控热反应塔中的轻组分蒸汽分别进入各自冷凝器进行液态化处理，最终进入各自贮存罐打包售卖。

步骤1)中切割温度为300～400℃，洁净沥青中α树脂≤0.05％、β树脂≥6％。

步骤1)中沉降脱酸池中为KOH、NaOH溶液中的一种或两种的混合物。

步骤2)中沥青预热器的温度为300～400℃。

步骤2)所述的中间相调控热反应塔压力为0～5Mpa，升温速率为3～5℃/min，热反应终温500～600℃。

步骤3)所述的炭化处理过程中，炭化温度为800～1500℃，保护气为氩气、氮气、氦气中的一种。

步骤3)中所述的焦炭两种规格中的一种粒度为5～10mm。