一种电池负极常温包覆用油性流态沥青及其制备方法与流程

本发明涉及一种新能源电池负极包覆用沥青的制备领域，更具体的是涉及一种电池负极常温包覆用油性流态沥青及其制备方法。

背景技术：

1、在新能源领域，锂电池负极材料的应用越来越广泛，包括动力电池、储能电池和消费类电池等多个领域。尤其是在电动汽车、电动叉车、电动船舶、电动自行车、电动工具等领域，锂电池负极材料的需求增速较快。此外，可再生储能市场的增长空间巨大，锂离子电池储能占比超过98％。同时，智能手机、笔记本电脑、平板电脑、移动电源等消费电子产品的需求也呈稳定增长，人们对电池的容量和快充性能的要求日益提高。

2、石墨作为锂电池负极材料的主要原料，具有循环性能好、嵌脱锂平台低、成本低廉及资源丰富等优点，是目前最具有商业价值的负极材料。然而，由于石墨存在孔洞、沟槽、裂纹等缺陷，在充放电过程中石墨片层容易发生剥落，且与电解液相容性差，因此需要进行改性处理。目前的处理方法主要是在石墨材料表面包覆一层无定形炭，形成核-壳结构，既可以保留石墨的高容量和低电压平台特征，又具有无定形炭材料与电解液溶剂相容性好的特征。

3、然而，目前的包覆沥青产品技术中，包覆沥青主要通过高温氧化工艺反应，将煤焦油或石油渣油重油成分反应生成大分子碳化产品，形成高软化点(150-280℃)的固态沥青。此种包覆方法需要加热到高温150℃以上，增加了包覆过程的能耗和排放。同时，由于沥青黏度高、流动性较差，与负极材料的裹覆均匀性较差，达不到预期的效果。

4、因此，随着负极材料产能的迅速扩张，以及行业对节能减排要求的提高，开发一种经济、可常温包覆、裹覆均匀性好的负极材料专用包覆沥青，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种电池负极常温包覆用油性流态沥青及其制备方法，具体方案如下：

2、一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，包括如下重量份数的各组分：石油沥青10～50份；正构烷烃材料40～60份；废旧生物质材料10～40份；表面活性剂2～5份；溶剂1～5份；分散剂5～10份。

3、进一步的，所述正构烷烃材料选自特立尼达岩沥青、布敦岩沥青、中石化洛阳抗车辙母粒、紫瑞天成lm-s改性剂、武汉康润增延剂或曼特克增延剂中的一种或几种的组合物。

4、进一步的，所述废旧生物质材料为地沟油、植物纤维提取物或农作物残渣中的一种或几种的组合物。

5、进一步的，所述石油沥青为伊朗石油沥青、岚桥70a石油沥青和扬子70a石油沥青中的一种或多种的组合物。

6、进一步的，所述表面活性剂为聚乙二胺、甜菜碱、十八胺、三乙醇胺重的一种或几种的组合物。

7、进一步的，所述溶剂为乙醇、乙二醇、聚乙二醇的一种或多种的组合物。

8、进一步的，所述分散剂为硅烷偶联剂、聚乙烯蜡和乙撑基双硬脂酰胺中的一种或多种的组合物。

9、一种电池负极常温包覆用油性流态沥青的制备方法，包括以下步骤：

10、s1：按照所述重量份准备各组分；

11、s2：先将石油沥青加热至120-150℃，保温；

12、s3：加入设计数量的正构烷烃材料，边加边搅拌；分多次加入，每加入一次，搅拌器转速设置为200-400转每分钟，搅拌至正构烷烃材料完全溶解，表面光滑无气泡再进行第二批正构烷烃材料的加入，如此反复，直至加入设计量的正构烷烃材料，即制得的混合沥青即为改性沥青，整个温度控制在120-150℃；

13、s4：制备好改性沥青后，将改性沥青降温至升温至80-100℃，保温备用；

14、s5：将废旧生物质材料设计用量的40～50％缓慢加入已准备好的改性沥青中，边加边搅拌，直至全部添加完毕，保持80-100℃，发育30-40min；

15、s6：继续保持80-100℃的温度，加入设计量的表面活性剂，表面活性剂在添加时采用滴定管滴加，控制滴定速度确保表面活性剂和改性沥青充分反应；

16、s7：表面活性剂滴定结束后，保持80-100℃的温度，按设计用量添加分散剂；分散剂边添加边采用人工快速搅拌；

17、s8：将上述过程制备的改性沥青降温至40-60℃，加入设计用量的溶剂，维持温度40-60℃，搅拌速率400-600r/min，搅拌30min，确保溶剂与改性沥青充分混合；

18、s9：溶剂添加完成后，继续将改性沥青降温至20-40℃，加入剩下的废旧生物质材料，维持该温度，转子速率设定为200-300r/min,低速搅拌30-40min，即可制得常温油性流态包覆材料。

19、进一步的，s6中滴定速度为以每秒1-5滴的速度滴定设计量的表面活性剂，以确保表面活性剂和改性沥青充分反应。

20、有益效果：

21、本发明提供了一种电池负极常温包覆用油性流态沥青及其制备方法，具体包括以下优势：

22、(1)本技术方案制备的沥青采用石油沥青、正构烷烃材料、废旧生物质材料、表面活性剂、溶剂和分散剂等多种组分，具有优良的包覆效果和稳定性，其中废旧生物质材料的加入一方面可以调整沥青包覆材料的物理性质，如流动性、黏附性等，使其更适合作为电池的包覆材料；另一方面通过使用废旧生物质材料，如地沟油、植物纤维提取物或农作物残渣，实现了对这些原本可能被视为废弃物的资源的再利用，既减少了环境污染，又提高了资源的利用效率，减少了对石油资源的依赖，降低了碳足迹。

23、(2)该沥青包覆材料的制备过程简单，无需高温加热，既节省了能源，又减少了操作难度。因为流态沥青的流动性好，因此包覆过程更加均匀，能有效提高电池的性能。

24、(3)本发明的沥青包覆材料，具有很强的渗透性，电池在脱水固化后的黏附性优于热态裹覆材料，有利于提高电池的稳定性和使用寿命。

25、(4)本专利制备得到的沥青包覆材料具有良好的存储稳定性，可长期存储，不存在离析问题，有利于大规模生产和使用；同时综合成本约为传统热态沥青成本的2/3至3/4，具有很高的经济效益，有利于推广应用。

技术特征：

1.一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：石油沥青10～50份；正构烷烃材料40～60份；废旧生物质材料10～40份；表面活性剂2～5份；溶剂1～5份；分散剂5～10份。

2.根据权利要求1所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，所述正构烷烃材料选自特立尼达岩沥青、布敦岩沥青、中石化洛阳抗车辙母粒、紫瑞天成lm-s改性剂、武汉康润增延剂或曼特克增延剂中的一种或几种的组合物。

3.根据权利要求1所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，所述废旧生物质材料为地沟油、植物纤维提取物或农作物残渣中的一种或几种的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，所述石油沥青为伊朗石油沥青、岚桥70a石油沥青和扬子70a石油沥青中的一种或多种的组合物。

5.根据权利要求1所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙二胺、甜菜碱、十八胺、三乙醇胺重的一种或几种的组合物。

6.根据权利要求1所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，所述溶剂为乙醇、乙二醇、聚乙二醇的一种或多种的组合物。

7.根据权利要求1所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青，其特征在于，所述分散剂为硅烷偶联剂、聚乙烯蜡和乙撑基双硬脂酰胺中的一种或多种的组合物。

8.如权利要求1～7所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种电池负极常温包覆用油性流态沥青的制备方法，其特征在于，s6中滴定速度为以每秒1-5滴的速度滴定设计量的表面活性剂。

技术总结
本发明提供了一种电池负极常温包覆用油性流态沥青及其制备方法，该沥青包覆材料主要由石油沥青、正构烷烃材料、废旧生物质材料、表面活性剂、溶剂和分散剂等组分构成。其中，废旧生物质材料如地沟油、植物纤维提取物或农作物残渣等，不仅实现了资源的再利用，还为沥青包覆材料带来了优越的物理性质和环保性。该沥青包覆材料的制备过程简单，无需高温加热，具有良好的流动性和黏附性，适合作为电池的包覆材料。此外，其具有较低的成本和良好的存储稳定性，有利于大规模生产和应用。

技术研发人员：许慧,吴水辉,赵静存,武宏姗,凌荣军
受保护的技术使用者：江苏新越沥青产业研发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15