一种储能锂电负极材料用各向同性焦的制备方法与流程

本发明涉及一种储能锂电负极材料的制备方法，更具体而言，本发明涉及一种使用废弃物制备可用于负极材料的各向同性焦的方法。

背景技术：

1、苯酐残渣是生产制备苯酐过程中萘氧化或邻二甲苯氧化制苯酐的副产物，残渣中含有大量未氧化的萘及苯酐、萘醌、蒽、蒽醌等芳香稠环化合物，产量约为苯酐产量的5％左右，国内年产量约4000余吨。苯酐残渣中含有氰化物、芳香族化合物等有毒物质，有毒物质会严重危害人体健康引发各种疾病并造成生态环境污染。目前苯酐残渣的处理主要由焚烧法和升华或重结晶回收。焚烧法是将苯酐残渣置于高温条件下将有毒有害有机物进行分解，这一过程需要交付有资质的公司进行危废处理，处理费用较高；苯酐残渣的回收过程中由于升华带色造成回收率较低，回收成本高。因此，通过技术手段合理有效的利用苯酐残渣对环境保护、带动经济效益和社会效益起积极作用。

2、各向同性焦炭，一般是指光学结构为细颗粒镶嵌结构，无单一取向性，这种结构决定了焦炭的性质在各个方向都是相同，显示了宏观各向同性性质，例如，各向同性焦炭的热膨胀系数在各个方向都是一致的。另一方面，各向同性焦炭在微米甚至纳米级微观尺度上是各向异性的，可以石墨化形成石墨微晶，而宏观上整体呈各向同性，因而各向同性焦炭非常适合作为各向同性石墨的骨料。一般的沥青焦和石油焦的显微结构都是各向异性的，为了用各向异性焦生产出各向同性的石墨，只能采用繁琐的生产工艺流程，而用各向同性焦生产各向同性的石墨制品有较大的优越性，其高强度、高致密性及独特的各向同性已为生产各向同性石墨奠定了技术基础，尤其适合于制造高端特种石墨，如各向同性核石墨等。

技术实现思路

1、本发明的目的是使用苯酐残渣来制备储能锂电负极材料用各向同性焦，从而将生产苯酐的废弃物进行有效处理并提高其工业价值。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种储能锂电负极材料用各向同性焦的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、(1)苯酐渣提取液调制：将苯酐渣和蒽油搅拌、混合，进行固液分离以得到混合液；

4、(2)制备混合沥青：将步骤(1)中所得的混合液和低灰高qi煤焦油软沥青进行均质混配制备混合沥青；

5、(3)制备前驱体：将步骤(2)中所得的混合沥青送入反应器中进行非均相成核反应，再经薄膜蒸发器处理形成前驱体；

6、(4)延迟焦化：将步骤(3)中得到的前驱体进一步升温后送入焦化塔，进行裂解和缩合反应，降温冷却后得到负极材料用各向同性焦。

7、根据本发明的一个实施方式，其中，步骤(1)中苯酐渣和蒽油混合液的质量比为(0.3-0.5)：(0.7-0.5)，经过过滤或者超级离心机进行固液分离，提取收率大于99.5％。

8、根据本发明的一个实施方式，其中，步骤(2)中，低灰高qi煤焦油软沥青和苯酐渣提取液的质量比为(0.6-0.9)：(0.4-0.1)，进行均质混配时使用多级管道混合器。

9、根据本发明的一个实施方式，其中，步骤(2)中的低灰高qi煤焦油软沥青的软化点为85-90℃；喹啉不溶物为10-20％；灰分＜0.50％。

10、根据本发明的一个实施方式，其中，步骤(3)中，反应器的床层温度控制在350-450℃，压力控制在1.5-3.5mpa，有效反应时间控制在8-24h，经薄膜蒸发器后得到的前驱体的软化点为30-50℃。

11、根据本发明的一个实施方式，其中，步骤(4)中，物料进入焦化塔的温度控制在480-520℃，焦化塔压力控制在0.3-0.8mpa，物料在焦化塔内的停留时间控制在24-36h。

12、根据本发明的一个实施方式，其提供了一种储能锂电负极材料的制备方法，该方法包括：

13、根据上述步骤(1)-(4)制备负极材料用各向同性焦，以及

14、(5)人造石墨负极的制备：将上述步骤(4)中得到的负极材料用各向同性焦经过磨粉、整形、高温石墨化和筛分除磁后，得到储能锂电负极材料，

15、其中，步骤(5)中，磨粉和整形后得到细粉粒径分布d50控制在10.5-11.5μm；石墨化的温度为3000-4000℃，石墨化度为93-97％，最后进行筛分除磁，控制粒径d100为30-45μm，磁性异物总量小于0.5ppm。

16、根据本发明的另一个方面，其提供了使用所述方法制备的储能锂电负极材料。

17、根据本发明的另一个方面，其提供了一种负极极片，其包含上述储能锂电负极材料。

18、具体而言，所述负极极片通过以下方法制备：将制得的负极材料、水性粘结剂和导电剂以90:7:3，将上述材料搅拌均匀后涂覆到铜箔上，然后在90-110℃条件下烘干经辊压得到负极极片。涂布面密度10mg/cm2，压实密度1.3g/cm3。干燥后裁成圆片作为负极材料，金属钠片作为对电极，隔膜为13μm厚度pe材质，孔隙率为约43％，电解液为1.0mol/l naclo4/碳酸乙烯酯(ec)+碳酸丙烯酯(pc)+氟代乙酸酯(fec)(ec与pc的体积比为1∶1，fec占总质量的5％)，组装纽扣电池型号cr2032。纽扣电池测试条件：0.1ma dc 5h,0.25ma dc 5mv，0.05ma dc 5mv，0.01ma dc 5mv；0.5ma cc 2.5v，使用蓝电测试系统测试。

19、根据本发明的另一个方面，其提供了一种锂离子电池，其包含上述负极极片。

20、有益效果

21、本发明提供了一种储能锂电负极材料用各向同性焦的制备方法。本发明使用的原料为低灰高qi煤焦油软沥青，辅料为低成本收利用的苯酐残渣，由其合成了一种具有高强度、高致密性及独特各向同性的焦炭。本发明解决了苯酐工业的废弃物处理问题，有效提高了废弃物工业价值，制造得到高附加值的储能锂电负极材料。

技术特征：

1.一种储能锂电负极材料用各向同性焦的制备方法，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中苯酐渣和蒽油混合液的质量比为(0.3-0.5)：(0.7-0.5)，经过过滤或者超级离心机进行固液分离，提取收率大于99.5％。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，低灰高qi煤焦油软沥青和苯酐渣提取液的质量比为(0.6-0.9)：(0.4-0.1)，进行均质混配时使用多级管道混合器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中的低灰高qi煤焦油软沥青的软化点为85-90℃；喹啉不溶物为10-20％；灰分＜0.50％。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，反应器的床层温度控制在350-450℃，压力控制在1.5-3.5mpa，有效反应时间控制在8-24h，经薄膜蒸发器后得到的前驱体的软化点为30-50℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(4)中，物料进入焦化塔的温度控制在480-520℃，焦化塔压力控制在0.3-0.8mpa，物料在焦化塔内的停留时间控制在24-36h。

7.一种储能锂电负极材料的制备方法，该方法包括：

8.一种储能锂电负极材料，其根据权利要求7中任一项所述的方法制备。

9.一种负极极片，其包含根据权利要求8所述的储能锂电负极材料。

10.一种锂离子电池，其包含根据权利要求9所述的负极极片。

技术总结本发明涉及一种储能锂电负极材料用各向同性焦的制备方法和由其制备的储能锂电负极材料、负极极片和锂离子电池。本发明使用的原料为低灰高QI煤焦油软沥青，辅料为低成本收利用的苯酐残渣，由其合成了一种具有高强度、高致密性及独特各向同性的焦炭。本发明解决了苯酐工业的废弃物处理问题，有效提高了废弃物工业价值，制造得到高附加值的储能锂电负极材料。技术研发人员：朱来福,柴建友,柘昌隆,孙洋洋,李亚思,王清风,李卫刚,李哲受保护的技术使用者：邢台旭阳新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11