[发明专利]一种连续生产锂离子电池负极包覆沥青的装置及方法

说明书

本发明涉及石墨负极材料领域，具体为一种连续生产锂离子电池负极包覆沥青的装置及方法，将四台反应釜分为上、下两层对称布置，将上层布置的两台反应釜的液相产物线分别与其正下方布置的反应釜的液相原料线串联，组成两个完全相同的反应单元，将两个反应单元并联切换操作，即可实现锂离子电池负极包覆沥青连续化生产。进一步地，本发明采用设计的装置，通过先氧化交联，后氮气气提的组合工艺过程，能够灵活控制负极包覆沥青的软化点和喹啉不溶物含量，提高负极包覆沥青的质量稳定性。

技术领域

本发明涉及石墨负极材料领域，具体为一种连续生产锂离子电池负极包覆沥青的装置及方法。

背景技术

锂离子电池是目前比能量最高的一种便携式化学电源，具有工作电压高、安全性能优、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等优点，是目前电动汽车和化学储能领域发展最快的电池品种。

石墨类材料是现阶段锂离子电池首选的负极材料，具有比容量高、循环性能好、嵌脱锂平台低、成本低廉等优点。但是，石墨材料与有机溶剂电解液相容性差，在充放电过程中，容易发生锂离子溶剂化共嵌入反应，使石墨层解离乃至剥落，从而导致石墨材料充放电效率低和循环性能不理想。中国专利申请CN201810402456.9、CN202011312113.7利用包覆沥青对石墨材料进行改性，在其表面包覆一层具有核-壳结构无定型碳，既可以保留石墨材料高容量和低电压平台等优点，又具有无定形炭材料与电解液溶剂相容性好、容量高、倍率性能好等优点，从而提高锂离子电池循环性能、倍率性能、比容量和使用寿命。乙烯焦油＞300℃的重馏分约占40％，主要以3～6环的稠环芳烃为主，其碳含量高，分子结构紧密，杂质含量少，反应活性好，是制备高软化点、高甲苯不溶物、高结焦值、低喹啉不溶物负极包覆沥青的理想原料。

中国专利申请CN111628146A公开了一种沥青填充微晶石墨制备锂离子电池负极材料的工艺，具体通过以微晶石墨为原料，先采用中低温煤焦油进行改性后与液态中温沥青进行混合制备得到反弹性能低、循环寿命长的负极极片，但是，沥青包覆作用下产生闭孔可能会影响负极材料稳定性。一般来说，锂离子电池负极包覆沥青软化点越高，其碳化后的碳收率越高，包覆效果也越好。目前，常用的包覆沥青制备方法主要有氧化法、热缩聚法、减压蒸馏法及它们的组合方法。氧化法和热缩聚法有利于生产高软化点的包覆沥青，其目标产物收率较高，但缺点主要有二：一是生产过程为间歇操作，产能低，产品质量不稳定；二是因反应过程生成少量强粘附性组分，易附着在反应釜内壁及搅拌设施上，必须等冷却变脆后人工清理，增加了的劳动强度，进一步降低了生产效率。减压蒸馏法(包括负压闪蒸)虽可实现连续化生产，但该过程是纯物理过程，缺乏必要的交联和缩合反应，故所得产品的软化点和收率均较低，难以满足下游用户对高软化点包覆沥青的需求。

发明内容

为了解决背景技术存在的问题，本发明提供了一种连续生产锂离子电池负极包覆沥青的装置及方法，能够实现高软化点锂离子电池负极包覆沥青的连续化生产，降低劳动强度，缩短过程时间，提高生产效率，稳定产品质量。