锂电池包覆专用沥青及制备方法与流程

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种锂电池包覆专用沥青及制备方法。

背景技术：

乙烯焦油是是乙烯生产过程中的原料高温缩合产生的副产物，其主要成分是单环、多环芳烃、重芳烃馏分油。乙烯焦油初馏点在170-260度，终馏点大于600度，属于石油类重质渣油范围。乙烯焦油是高芳烃化合物，芳烃与胶质总量大于90％，密度(20度)大于1.0g/cm³，灰分、硫和氮含量很低，基本不含微金属。乙烯焦油产量大约是乙烯产量10％～15％，是一种大宗的石油化工副产物，对其深加工利用已成为乙烯工业发展的重要课题之一，但是由于乙烯焦油产量巨大，目前大部分的乙烯焦油还主要用作锅炉或裂解炉燃料，少部分用作针状焦及炭黑，造成了宝贵资源的浪费。

锂离子电池以其高能量密度、高电压、无污染、长循环寿命、快速充放电等方面的优异性能和日趋降低的制作成本，使得锂离子电池在许多行业得到了大规模的应用。随新能源汽车、储能电池的快速发展，对锂离子二次电池的要求也逐渐提高，特别对大容量、快速充电、高效率等高性能化的要求日益迫切。锂离子电池的飞速发展主要是得益于电极材料的贡献，特别是炭负极材料的进步，而且今后在很长一段时间内，锂离子电池容量和大电流放电性能的提高仍将依赖于炭负极材料的发展和完善。因此，长期以来，提高锂离子电池负极材料的比容量、减少首次不可逆容量，改善循环稳定性，提高快速充放电性能一直是研究开发的重点。基于此，如能提供一种利用乙烯焦油制备性能优异的锂电池沥青的方法，能够为锂电池行业增加市场竞争力提供有利条件。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种锂电池包覆专用沥青及制备方法。本发明提供的锂电池包覆专用沥青具有高导电性和高隔热性能；用于制备锂电池时可以改变石墨材料的外观结构，改变石墨材料的倍率性能，可以提高石墨材料的低温性能，提高石墨和电解液的兼容性，降低比表面积；制备方法简便，长期经济效益明显。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括步骤：将原料乙烯焦油进行沉降，然后加热到80～120℃，得到加热后产物；将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物；将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青。

优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，沉降的时间为7～9天；沉降的时间优选为8天。

优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，减压闪蒸的温度控制在300～500℃(根据需求的指标不同，控制的温度也不相同)；减压闪蒸的真空度控制为100～280pa。

优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为20～40rpm。

优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，加热时的升温速率为4～6℃/min；加热时的升温速率优选为5.0℃/min。

优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，还包括沉降后得到的产物中加入添加剂的步骤；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的1％～3％。

进一步优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，添加剂包括树脂；树脂优选为乙烯树脂。

进一步优选地，锂电池包覆专用沥青的制备方法中，添加剂还包括芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：(1.5～1.8)。

第二方面，本发明提供一种根据上述方法制备得到的锂电池包覆专用沥青。

第三方面，本发明还保护上述沥青在制备电池尤其是锂电池中的应用。本发明提供的沥青还可以作为汽车刹车片的优选材料，可以作为电车导电摩擦片、电气电刷的主要材料。本发明提供的上述技术方案具有以下优点：(1)本发明提供的锂电池包覆专用沥青具有高导电性和高隔热性能；用于制备锂电池时可以改变石墨材料的外观结构，改变石墨材料的倍率性能，可以提高石墨材料的低温性能，提高石墨和电解液的兼容性，降低比表面积；(2)本发明提供的沥青的喹啉不溶物含量低，灰份和水份低，磷、硫，硫含量低，软化点高于250℃，符合标准q/dmqh.01-2014，可以用于制备锂电池，具有很高的性价比；(3)本发明提供的锂电池包覆专用沥青制备方法简便，价格低廉，长期经济效益明显。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

本发明提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，然后加热到80～120℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为7～9天；优选为8天；加热时的升温速率为4～6℃/min；优选为5.0℃/min。

在本发明的进一步实施方式中，还包括沉降后得到的产物中加入添加剂的步骤；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的1％～3％；添加剂包括乙烯树脂；添加剂优选还包括芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：(1.5～1.8)。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在300～500℃；减压闪蒸的真空度控制为100～280pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为20～40rpm。

下面结合具体实施方式对本发明提供的锂电池包覆专用沥青及其制备方法进行进一步的说明。

实施例一

本实施例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，然后加热到120℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

实施例二

本实施例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到120℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的2％；添加剂包括乙烯树脂。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

实施例三

本实施例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到120℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的2％；添加剂包括乙烯树脂和芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：1.6。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

实施例四

本实施例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到110℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的1.5％；添加剂包括乙烯树脂和芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：1.8。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

另外，为了进一步凸显本发明技术方案的优势，设置以下对比例。

对比例一

本对比例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到150℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的2％；添加剂包括乙烯树脂和芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：1.6。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

对比例二

本对比例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到70℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的2％；添加剂包括乙烯树脂和芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：1.6。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

对比例三

本对比例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到120℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为4天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的2％；添加剂包括乙烯树脂和芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：1.6。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在460℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

对比例四

本对比例提供一种锂电池包覆专用沥青的制备方法，包括如下步骤。

s1：将原料乙烯焦油进行沉降，在沉降后得到的产物中加入添加剂，然后加热到120℃，得到加热后产物；其中，沉降的时间为8天；加热时的升温速率为5.0℃/min；添加剂的质量是原料乙烯焦油的质量的2％；添加剂包括乙烯树脂和芳烃油；乙烯树脂和芳烃油的质量比为1：1.6。

s2：将加热后产物进行提纯，得到提纯后产物。

s3：将提纯后产物进行持续减压闪蒸，得到锂电池包覆专用沥青；其中，减压闪蒸的温度控制在410℃；减压闪蒸的真空度控制为100pa；减压闪蒸的过程中伴随持续的搅拌；搅拌的速率为30rpm。

另外，测定各实施例和对比例锂电池包覆专用沥青的性能，具体数据如表1和表2所示。其中，执行的标准为q/dmqh.01-2014。

表1各实施例锂电池包覆专用沥青的性能数据

表2各对比例锂电池包覆专用沥青的性能数据

当然，除了实施例一至实施例四列举的情况，其他处理过程中的参数、原料组分的重量百分比等也是可以的。

本发明提供的锂电池包覆专用沥青具有高导电性和高隔热性能，喹啉不溶物含量低，灰份和水份低，磷、硫，硫含量低，软化点高于250℃，符合标准q/dmqh.01-2014，可以用于制备锂电池，具有很高的性价比；用于制备锂电池时可以改变石墨材料的外观结构，改变石墨材料的倍率性能，可以提高石墨材料的低温性能，提高石墨和电解液的兼容性，降低比表面积；本发明提供的锂电池包覆专用沥青制备方法简便，价格低廉，长期经济效益明显。

本发明提供的锂电池包覆专用沥青，也叫石油高温沥青，申请人在2006年就开始生产，当时我国在该领域还属于空白，没有企业能够生产。当时我国采用的沥青来自日本大阪公司，但他们把不合格的产品卖到我们国家，把合格产品全部运回日本国；基于这种背景下，申请人就开始研发本发明提供的锂电池包覆专用沥青，来弥补市场的空白。本发明提供的锂电池包覆专用沥青，申请人已经销售十三年了，上海杉杉科技有限公司、深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司、比亚迪股份有限公司等公司都采用该产品为原料来做相应的产品，该产品是实用性特别强的产品，非常有市场价值和经济价值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。