CN106675054B

CN106675054B - 一种用于包覆石墨负极材料的调和沥青

Info

Publication number: CN106675054B
Application number: CN201710003586.0A
Authority: CN
Inventors: 韩峰; 杨栋梁; 胡美萍; 彭渊敏; 韩少峰
Original assignee: Ganzhou City Rui Fute Technology Co Ltd
Current assignee: Ganzhou City Rui Fute Technology Co Ltd
Priority date: 2017-01-04
Filing date: 2017-01-04
Publication date: 2019-03-29
Anticipated expiration: 2037-01-04
Also published as: CN106675054A

Abstract

本发明公开了一种用于包覆石墨负极材料的调和沥青,由以下组分按重量百分比组成：煤沥青占50%~80%，石油沥青占20%~50%，软化点110~140 ^oC，挥发份≤60%，结焦值≥40%。这种调和沥青可减少挥发份，提高结焦值，操作简单。同时这种调和沥青可使包覆后的石墨负极材料粒度合格率提高5%以上，振实密度提高5~10%，最终提高石墨负极材料综合性能。

Description

一种用于包覆石墨负极材料的调和沥青

技术领域

本发明涉及用于石墨负极材料加工的粘结剂，特别是用于包覆石墨负极材料的沥青粘结剂及其制备方法。

背景技术

石墨负极材料具有比容量高、循环性能好、嵌脱锂平台电压高、成本低廉等优点，成为最具有商业价值的动力锂离子电池负极材料。在石墨负极材料生产过程中，沥青作为粘结剂熔化后与碳材料（焦炭、石墨粉等）一起混合、炭化和石墨化，制成石墨负极材料。同时沥青也作为一种炭表面包覆石墨材料改性处理剂，修饰石墨中的孔洞、沟槽、裂纹等缺陷，提高材料的电化学可逆容量和循环性能。

传统厂家在石墨负极材料的生产中一般单独使用纯煤沥青或纯石油沥青做粘结剂。但是煤沥青和石油沥青两者相比各有优缺点，煤沥青相对结焦值高，颗粒包覆层致密，但石墨化后电化学克容量低；石油沥青相对结焦值低，颗粒包覆层强度不高，但石墨化后电化学克容量较高。

发明内容

本发明为解决以上技术问题，而提出一种用于包覆石墨负极材料的调和沥青，可减少挥发份，提高结焦值，操作简单，不但可提高石墨负极材料粒度合格率和密度，而且可提高石墨负极材料综合性能。

本发明的目的是这样实现的：一种用于包覆石墨负极材料的调和沥青，由以下组分按重量百分比组成：煤沥青占50%~80%，石油沥青占20%~50%；水份＜0.1%，软化点110~140^oC，挥发份≤60%，结焦值≥40%。优选，煤沥青占75%，石油沥青占25%。所述调和沥青能使包覆后的石墨负极材料粒度合格率提高5%以上，振实密度达到1.0~1.2g/cm³。

所述的煤沥青是煤焦油蒸馏后的残渣，所述的煤沥青是低温沥青、中温沥青、高温沥青和改质沥青中的任意一种或几种组成。

所述的石油沥青是原油蒸馏后的残渣。所述的石油沥青是直馏沥青、氧化沥青、乳化沥青和改性沥青中的任意一种或几种组成。

优选所述煤沥青为改质沥青，石油沥青为改性沥青。这两种沥青调和后软化点低，挥发份和结焦值性能大大提高，挥发份≤55%，结焦值≥45%，能使包覆后的石墨负极材料粒度合格率提高10%以上，振实密度达到1.1~1.2g/cm³。

由于煤沥青和石油沥青两者性质存在差异，为保证原料的稳定、可控，现有技术中通常单独采用纯煤沥青或纯石油沥青进行石墨负极材料的包覆。但是煤沥青相对结焦值高，石墨化后电化学克容量低；石油沥青相对结焦值低，石墨化后电化学克容量高。本发明将煤沥青和石油沥青按一定比例混合，通过分段加热的配料方法，得到水份＜0.1%，软化点110~140^oC，挥发份≤60%，结焦值≥40%的调和沥青，该调和沥青用于包覆石墨负极材料后，不但提高了石墨负极材料粒度合格率和密度，而且提高了石墨负极材料的循环性能以及综合性能。

所述调和沥青的配料方法为：将煤沥青和石油沥青按照比例混合，先在100~250^oC下反应2-5小时，然后在250~300 ^oC下反应3-5小时，得到所述的调和沥青。

本发明无需对所使用的煤沥青和石油沥青原料进行特殊处理，但由于两者的性质差异，需要进行低温（100~250^oC）和高温（250~300 ^oC）两段反应，脱除水份的同时，保证两组分的有效熔融，达到软化点110~140^oC，减少挥发份，提高结焦值的效果。

所述调和沥青包覆石墨负极材料的方法为：将所述的调和沥青加入装有石墨的包覆釜中进行包覆，采用导热油间接加热，包覆温度控制在100~300 ^oC，包覆时间为1~3h，包覆完后贮藏待用。

与现有技术比较，本发明的有益效果为所述的调和沥青减少了挥发份，提高了结焦值，减少了沥青烟气，降低了环境污染，减轻了劳动强度，降低了成本。相比使用纯煤沥青或纯石油沥青包覆石墨负极材料，使用所述调和沥青包覆后的石墨负极材料粒度合格率提高5%以上，振实密度达到1.0~1.2g/cm³（提高5~10%），最终提高了石墨负极材料循环性能以及综合性能。

具体实施方式

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

实施例 1

将改质沥青加入熔化槽内融化后，再转移到装有石墨的包覆釜中进行包覆，采用导热油间接加热，包覆温度控制在180 ^oC，包覆时间为3h，包覆完后经过筛分、石墨化等一系列处理得到最终的石墨负极材料1，其各项指标见表1。

实施例2

将改性沥青加入熔化槽内融化后，再转移到装有石墨的包覆釜中进行包覆，采用导热油间接加热，包覆温度控制在180 ^oC，包覆时间为3h，包覆完后经过筛分、石墨化等一系列处理得到最终的石墨负极材料2，其各项指标见表1。

实施例3

将改质沥青与改性沥青按75%：25%的重量比混合，加入熔化槽内融化脱水并搅拌均匀，采用导热油间接加热，先温度控制在250 ^oC左右反应5小时，然后升温至300^oC反应5小时，得到调和沥青，所述调和沥青水份＜0.1%，软化点130 ^oC，挥发份58%，结焦值53%。

将得到的调和沥青加入装有石墨的包覆釜中进行包覆，采用导热油间接加热，包覆温度控制在180 ^oC，包覆时间为3h，包覆完后经过筛分、石墨化等一系列处理得到最终的石墨负极材料3，其各项指标见表1。

所得到的负极材料的振实密度和压实密度等指标并非越高越好，也并非越低越好，要综合评价，并且重点要衡量其循环后的容量保持率，循环后的容量保持率越高越好。从表1可以看出，采用调和沥青包覆的石墨负极材料3综合性能最好。

表1

样品名	使用沥青	沥青软化点（<sup>o</sup>C）	沥青挥发份	沥青结焦值	负极材料克容量（mAh/g）	负极材料振实密度（g/cm<sup>3</sup>）	负极材料压实密度（g/cm<sup>3</sup>）	1C/1C 100次循环后的容量保持率(%)
									石墨负极材料1	煤沥青	120	54%	58%	335	1.10	1.52	84.9
石墨负极材料2	石油沥青	130	70%	38%	346	0.90	1.60	83.2
									石墨负极材料3	调和沥青	123	55%	53%	340	1.05	1.58	90.6

Claims

1.一种用于包覆石墨负极材料的调和沥青的制备方法，其特征是，按以下步骤进行：将煤沥青和石油沥青按照比例混合，先在100~250℃下反应2-5小时，然后在250~300℃下反应3-5小时，得到所述的调和沥青；所述调和沥青中煤沥青占50%~80%，石油沥青占20%~50%；水份＜0.1%，软化点110~140℃，挥发份≤60%，结焦值≥40%。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述调和沥青中煤沥青占75%，石油沥青占25%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述的煤沥青是低温沥青、中温沥青、高温沥青和改质沥青中的任意一种或几种组成；所述的石油沥青是直馏沥青、氧化沥青、乳化沥青和改性沥青中的任意一种或几种组成。

4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征是，所述煤沥青为改质沥青，石油沥青为改性沥青。

5.一种用权利要求1得到的调和沥青包覆石墨负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述的调和沥青加入装有石墨的包覆釜中进行包覆，采用导热油间接加热，包覆温度控制在100~300℃，包覆时间为1~3h，包覆完后贮藏待用。