[发明专利]一种低成本软碳的制备方法及软碳材料

说明书

本发明公开了一种低成本软碳的制备方法及其软碳材料，包括将微米级石油焦粉末颗粒溶解分散于乙醇溶液中，分离、烘干，去磁，与高温沥青混合后碳化，筛分后即得到低成本软碳，其中石油焦经前端破碎、粉碎而得微米级石油焦粉末颗粒，粒径大小为5‑18um，石油焦的挥发分8％以上。与现有技术相比，本发明的制备过程工艺简单，无需包覆改性，提前去磁性物质，避免了石墨化过程，降低了成本，压实密度更高，各相异性好，软碳材料具有循环性能好、充放电容量大且效率高等优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，特别涉及一种低成本软碳的制备方法及软碳材料，主要用于储能领域及高性价比锂离子电池负极材料。

背景技术

动力电池和电动汽车的发展被放在越来越重要的位置，而制约电动车大规模应用的重要因素是动力电池。锂离子电池以其高能量密度、高电压、无污染、大于500次循环的长循环寿命、快速充放电等方面的优异性能和日趋降低的制作成本，逐步成为未来10～20年内电动车的首选电池。但是它的缺点是价格较贵。此外，动力型锂离子电池的体积较大，安全性能也相应变差。由此可见，价格与安全性能是制约使用锂离子电池作为动力电池的主要瓶颈。负极材料是锂离子电池的主要材料之一，它的价格对电池的最终价格产生重要的影响，其在电解液中的稳定性和热传导性对电池的安全性也有很大的影响。现有技术制备锂离子电池负极材料往往需要复杂的改性处理、催化、包覆、氧化还原、石墨化等，生产成本较高，制约了锂离子动力电池的发展。目前软碳材料主要用于锂离子电池材料，具有低而平稳的充放电电位平台，充放电容量大且效率高、循环性能好。然而加工成本高，性价比不高。

有鉴于此，确有必要开发一种工艺简单、避免石墨化、循环性能好、充放电容量大且效率高的低成本软碳的制备方法及软碳材料。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种低成本软碳的制备方法及软碳材料，工艺简单，无需石墨化，无需包覆改性，制备出一种循环性能好，充放电容量大且效率高的软碳材料。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种低成本软碳的制备方法，包括以下步骤：将微米级石油焦粉末颗粒溶解分散于乙醇溶液中，分离、烘干，去磁，与高温沥青混合后碳化，筛分后即得到低成本软碳。

进一步地，所述的石油焦经前端破碎、粉碎而得微米级石油焦粉末颗粒，粒径大小为5-18um，石油焦的挥发分8％以上。

进一步地，所述的乙醇溶液中的乙醇纯度为95％以上。

进一步地，所述的乙醇溶液的质量为石油焦粉末颗粒质量的40-60％。

进一步地，所述的烘干的条件为：在100-120℃真空烘干1-2小时。

进一步地，所述的去磁通过去磁机进行去磁处理，磁感应强度为12000-16000GS，处理温度为30-60℃，电磁锤打击频率为50～150次/秒，去磁5-10次。

进一步地，所述的高温沥青的质量占石油焦粉末颗粒质量的3-4％。

进一步地，所述的低成本软碳的粒径范围为9-15um。

一种前述的低成本软碳的制备方法制备而得的软碳材料。

石油焦是石油的减压渣油，经焦化装置，在500～550℃下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭，其外观为黑色或暗灰色的蜂窝状结构，焦块内气孔多呈椭圆形，且互相贯通，一般认为它是无定形炭体，或是一种高度芳构化的高分子碳化物中，含有微小石墨结晶的针状或粒状构造的炭体物。可分为海绵状焦、蜂窝状焦和针状焦3种。针状焦：具有明显的针状结构和纤维纹理，致密如纤维状，又称优质焦，主要作用炼钢中的高功率和超高功率石墨电极，针状焦主要是以芳烃含量高、非烃杂质含量较少的渣油制得。本发明中优选国产低成本石油焦如高硫焦等。