用于涂覆石墨材料的煤焦油沥青的分散体及其在锂离子电池电极生产中的用途的制作方法

文档序号:37724868发布日期:2024-04-23 12:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种煤焦油沥青的分散体,其包括:

2.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散体包括28重量%至50重量%的煤焦油沥青、8.25重量%至15重量%的分散剂以及余量的所述溶剂。

3.根据权利要求2所述的分散体,其中所述分散体包括35重量%的煤焦油沥青、10重量%的分散剂以及余量的所述溶剂。

4.根据权利要求2所述的分散体,其中所述分散体包括28重量%的煤焦油沥青、8.25重量%的分散剂以及余量的所述溶剂。

5.根据权利要求2所述的分散体,其中所述分散体包括50重量%的煤焦油沥青、13重量%至15重量%的分散剂以及余量的所述溶剂。

6.根据权利要求1所述的分散体,其中所述煤焦油沥青具有在110℃至155℃范围内的软化点。

7.根据权利要求6所述的分散体,其中所述煤焦油沥青具有选自由125℃、126.5℃、130℃和132℃组成的组的软化点。

8.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散剂选自由以下项组成的组:

9.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散体具有以下粒度分布:选自由所述煤焦油沥青的<9μm和<5μm组成的组的d50,以及选自由所述煤焦油沥青的<19μm和所述煤焦油沥青的<10μm组成的组的d90。

10.根据权利要求1所述的分散体,其中在沉降28天后,所述分散体形成的未沉降部分少于所述分散体的60%。

11.根据权利要求10所述的分散体,其中所述分散体形成的沉降部分能够在选自由以下各项组成的组的时间内重新悬浮:在每分钟600至700循环范围内的搅拌速度下少于8分钟;在每分钟600至700循环范围内的搅拌速度下少于或等于2分钟;以及在每分钟约700循环的搅拌下1分钟至3分钟的范围内。

12.根据权利要求11所述的分散体,其中所述分散体具有在100至375cp的范围内的粘度以及在所述沉降部分重新悬浮之前和之后的粘度偏差高达20%的一致性。

13.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散体能够产生与未涂覆颗粒相比具有增加的振实密度的经涂覆颗粒。

14.根据权利要求13所述的分散体,其中所述分散体能够产生具有选自由以下各项组成的组的增加的振实密度的经涂覆颗粒:与未涂覆颗粒相比在10%至30%的范围内;与未涂覆颗粒相比在10%至15%的范围内;与未涂覆颗粒相比在20%至25%的范围内。

15.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散体能够产生具有少于8m2/g的bet表面积的经涂覆颗粒。

16.根据权利要求15所述的分散体,其中所述分散体能够产生具有选自由少于5m2/g和少于3m2/g组成的组的bet表面积的经涂覆颗粒。

17.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散体能够产生在第一循环中具有在360至372mah/g范围内的充电容量的电池。

18.根据权利要求1所述的分散体,其中所述分散体能够产生在第一循环中具有在7%或更少的不可逆容量损失的电池。

19.一种制备沥青颗粒的分散体的方法,所述方法包括:

20.根据权利要求19所述的方法,其中组合一定量的所述煤焦油沥青颗粒还包括组合一定量的所述煤焦油沥青颗粒而足以实现选自由以下各项组成的组的浓度:所述煤焦油沥青颗粒占所述分散体的28重量%至50重量%的范围;所述煤焦油沥青颗粒占所述分散体的28重量%;所述煤焦油沥青颗粒占所述分散体的30重量%;所述煤焦油沥青颗粒占所述分散体的35重量%;以及所述煤焦油沥青颗粒占所述分散体的50重量%。

21.根据权利要求19所述的方法,其中添加一定量的所述分散体还包括添加一定量的所述分散剂而足以实现选自由以下各项组成的组的浓度:所述分散剂占所述分散体的8.25重量%至15重量%的范围;所述分散剂占所述分散体的8.25重量%;所述分散剂占所述分散体的10重量%;所述分散剂占所述分散体的13重量%;以及所述分散剂占所述分散体的15重量%。

22.根据权利要求19所述的方法,其中碾磨所述混合物还包括将所述混合物碾磨选自由以下各项组成的组的时间:30至400分钟;30至135分钟;30至75分钟;30至45分钟;60至75分钟;以及至多45分钟。

23.根据权利要求19所述的方法,其中在存在所述水性溶剂的情况下进行碾磨所述煤焦油沥青颗粒和所述分散剂的所述混合物。

24.根据权利要求19所述的方法,其中在缺少所述水性溶剂的情况下进行碾磨所述煤焦油沥青颗粒和所述分散剂的所述混合物。

25.一种将煤焦油沥青的分散体施加到石墨材料的方法,其包括:

26.根据权利要求25所述的方法,其中组合一定量的所述分散体还包括按选自由以下各项组成的组的比率将一定量的根据权利要求1所述的分散体与一定量的所述石墨材料组合:在7%至28%范围内的沥青对石墨材料;在10%至20%范围内的沥青对石墨材料;8%的沥青对石墨材料;11%的沥青对石墨材料;12%的沥青对石墨材料;14%的沥青对石墨材料;15%的沥青对石墨材料;16%的沥青对石墨材料;18%的沥青对石墨材料;以及28%的沥青对石墨材料。

27.根据权利要求25所述的方法,其中在选自由约1100℃和约1450℃组成的组的温度下进行碳化。

28.根据权利要求25所述的方法,其中所述石墨材料选自由天然石墨和合成石墨组成的组。

29.根据权利要求25所述的方法,其中在所述石墨材料的形状选自由球形、类似球体、椭圆体和长形组成的组。

30.根据权利要求25所述的方法,其中所述石墨材料具有选自由以下各项组成的组的尺寸:在5至20微米的范围内;在5至7微米的范围内;在7至12微米的范围内;在10至20微米的范围内;以及在10至12微米的范围内。

31.一种通过根据权利要求25所述的方法生产的经涂覆颗粒。

32.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述分散体选自由以下各项组成的组:28重量%至50重量%的煤焦油沥青、8.25重量%至15重量%的分散剂和余量的所述溶剂;35重量%的煤焦油沥青、10重量%的分散剂和余量的所述溶剂;28重量%的煤焦油沥青、8.25重量%的分散剂和余量的所述溶剂;50重量%的煤焦油沥青、13重量%的分散剂和余量的所述溶剂;以及50重量%的煤焦油沥青、15重量%的分散剂和余量的所述溶剂。

33.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述分散体的所述煤焦油沥青具有选自由110℃至155℃;125℃;126.5℃;130℃;以及132℃组成的组的软化点。

34.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述分散体包括以下粒度分布:选自由所述煤焦油沥青的<9μm和所述煤焦油沥青的<5μm组成的组的d50,以及选自由所述煤焦油沥青的<19μm和所述煤焦油沥青的<10μm组成的组的d90。

35.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其还包括选自由以下各项组成的组的组合物:7%至28%范围的沥青对石墨材料;10%至20%范围的沥青对石墨材料;8%的沥青对石墨材料;11%的沥青对石墨材料;12%的沥青对石墨材料;14%的沥青对石墨材料;15%的沥青对石墨材料;16%的沥青对石墨材料;18%的沥青对石墨材料;以及28%的沥青对石墨材料。

36.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述经涂覆颗粒具有选自由少于8m2/g;少于5m2/g;以及少于3m2/g组成的组的bet表面积。

37.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述经涂覆颗粒与未涂覆石墨材料相比具有增加的振实密度。

38.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述经涂覆颗粒具有选自由以下各项组成的组的增加的振实密度:与未涂覆颗粒相比在10%至30%的范围内;与未涂覆颗粒相比在10%至15%的范围内;以及与未涂覆颗粒相比在20%至25%的范围内。

39.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述经涂覆颗粒能够产生在第一循环中具有在360至372mah/g范围内的充电容量的电池。

40.根据权利要求31所述的经涂覆颗粒,其中所述经涂覆颗粒能够产生在第一循环中具有在7%或更少的不可逆容量损失的电池。


技术总结
公开了一种分散体、制备分散体的方法、将所述分散体施加到石墨材料以及得到的经涂覆颗粒。所述分散体包含≤55wt.%的煤焦油沥青(软化点100℃至195℃)、≤60wt.%的分散剂以及余量的非芳香族溶剂,诸如水和乙醇。所述分散体中的沥青颗粒优选地<10μm,其中分布为D50<15μm。所述沥青颗粒被微粒化,诸如通过对所述分散剂和水性溶剂进行干磨和/或湿磨以实现期望的沥青颗粒尺寸和分布。这种水性分散体可以与直径为5μm至20μm的天然或合成石墨材料按5%至30%的沥青对石墨的比率混合,进行干燥和碳化以形成具有至少部分地被沥青颗粒涂覆的石墨芯的经涂覆颗粒。

技术研发人员:S·麦金尼,J·张,B·J·凯恩斯,P·塔姆,C·C·穆勒,K·J·科斯坦佐,B·R·琼斯,D·P·格瑞
受保护的技术使用者:考伯斯特拉华有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/4/22
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