[发明专利]乙烯焦油基沥青及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，公开了一种乙烯焦油基沥青的制备方法，该方法包括：(1)将乙烯焦油进行预热；然后在含氧气氛下在第一温度下发生第一热缩聚反应；(2)之后在惰性气氛下，在第二温度下发生第二热缩聚反应；所述第二温度第一温度所述预热的温度。本发明采用两步复合方法，可以在获得高软化点且高聚合度的各向同性沥青的同时，防止沥青过度氧化结焦并抑制QI的形成。并用于负极材料包覆，极大的提高了乙烯焦油资源的利用率，产生了巨大的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，具体地涉及一种乙烯焦油基沥青及其制备方法和应用。

背景技术

乙烯焦油是裂解生产乙烯时原料及产品高温缩合的产物。乙烯焦油富含芳烃、氮硫等杂原子含量少且几乎不含重金属等无机灰分，适合于制备具有高软化点、高芳香度且QI含量低的高性能炭素用沥青。国内对于乙烯焦油资源的利用率较低，主要用做燃料油等低附加值产品，降低了经济价值。

随着全球能源结构的转变，新能源领域蓬勃发展，锂离子电池的应用越来越广泛。石墨类碳基材料是目前商业应用中的主流材料，但一般需经过改性处理才能用作负极材料。用碳材料包覆石墨是一种常见的改性方法，能有效降低不可逆容量并提高循环性能。

CN109913253A公开了一种锂电池包覆专用的乙烯焦油基沥青的制备方法，采用持续减压闪蒸法，所制沥青具有高导电性和高隔热性能，但过程较为复杂费时。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的乙烯焦油资源的利用率低的问题，提供一种乙烯焦油基沥青及其制备方法和应用，极大的提高了乙烯焦油资源的利用率，产生了巨大的经济效益和环保效益。

为了实现上述目的，本发明提供一种乙烯焦油基沥青的制备方法，该方法包括：

(1)将乙烯焦油进行预热；然后在含氧气氛下在第一温度下发生第一热缩聚反应；

(2)之后在惰性气氛下，在第二温度下发生第二热缩聚反应；

所述第二温度第一温度所述预热的温度。

本发明提供一种所述的制备方法制备得到的乙烯焦油基沥青。

本发明提供一种所述的乙烯焦油基沥青在负极材料包覆中的应用。

本发明提供一种改性石墨负极材料，该改性石墨负极材料含有石墨负极材料及包覆在石墨负极材料上的所述的乙烯焦油基沥青。

本发明提供一种乙烯焦油基沥青包覆石墨负极材料的方法，该方法包括：

a)按照本发明所述的方法制备乙烯焦油基沥青；

b)在溶剂存在下，将乙烯焦油基沥青、石墨和可选地表面活性剂混合，除去溶剂、干燥、碳化、冷却。

本发明直接将乙烯焦油先使用含氧气氛处理，促进沥青组分的氧化及脱氢聚合反应，同时去除轻组分，沥青分子趋向于在氧自由基作用下形成交联的大分子从而提高了软化点和结焦值，获得具有一定聚合度及残炭率的氧化沥青；进一步在惰性气氛中热缩聚调制，发生更加剧烈的脱氢缩合反应，使体系内分子芳构化乃至缩聚，进而形成平面型的芳香大分子，进一步提高了沥青的聚合度，同时提高了沥青的软化点、残炭率以及甲苯不溶物含量。

本发明采用两步复合方法，可以在获得高软化点且高聚合度的各向同性沥青的同时，防止沥青过度氧化结焦并抑制QI的形成。将制备得到的乙烯焦油沥青用于负极材料包覆，可以保证在包覆量一定的情况下，包覆沥青的流动性更好，从而有助于减低操作温度、提高包覆的均匀性。本发明为连续化操作，工艺流程简单，可控性好，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明一种优选实施方式的乙烯焦油基沥青的制备方法及用于包覆石墨负极材料的流程示意图。

具体实施方式