一种蒽油基中间相碳微球及其制备方法和用途技术

本发明专利技术实施例涉及一种蒽油基中间相碳微球及其制备方法和用途，所述制备方法包括：将蒽油和炭黑按照质量比为100:[1～10]放入高压反应釜中，在常温常压下混合均匀,得到混合均匀的油类混合料；将油类混合料在常压下加热至100‑150℃，搅拌30‑90min；在高压反应釜密闭加热自升压条件下，将油类混合料升温至470～490℃，保温时间5～7小时，恒温压力控制在1.4～2.0MPa，使油类混合料充分进行热缩聚反应，得到富含中间相小球的改制沥青；将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球。

An anthracene oil based mesophase carbon microsphere and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种蒽油基中间相碳微球及其制备方法和用途
本专利技术涉及电池材料
，尤其涉及一种蒽油基中间相碳微球及其制备方法和用途。
技术介绍
中间相炭微球(MesocarbonMicrobeads,MCMB)是随着中间相的发现、研究而发展起来的。最早发现MCMB的时间可追溯到1961年,Taylor在研究煤焦化时发现在镜煤质中有一些光学各向异性的小球体生成、长大进而融并的现象,最终生成了镶嵌结构。实际上,这些各向异性的小球体就是MCMB的雏形。中间相炭微球是一种新型功能材料，是在稠环芳烃化合物的炭化过程中形成的一种盘状向列液晶结构。其有着良好的化学稳定性、高堆积密度、易石墨化、热稳定性好以及优良的导电和导热性等，是制备高性能炭材料的优质前驱体，拥有着广阔的应用及发展前景。但由于其生产制备过程中存在收率低、成本高以及对设备腐蚀严重以及环境污染等问题，限制了其应用前景。而其作为锂电池负极材料时，尽管中间相炭微球具有其他材料不可比拟的优越性能，但也存在着一些待解决的问题，目前生产出来的中间相碳微球收率较低，粒径分布不均匀，生产成本较高。石墨化中间相炭微球充放电容量低，仅为理论容量的80％～90％，低温热处理的中间相炭微球尽管具有较高的充放电容量，但作为高能量电池的负极实际使用时，其密度低于1.8g/cm3，初次库伦效率低，循环老化大，而且滞后效应大。因此，开发一种生产成本较低，简单可控，粒度分布均匀，收率较高的中间相碳微球制备方法具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种蒽油基中间相碳微球及其制备方法和应用，制备方法的生产成本较低，简单可控，所得中间相碳微球粒度分布均匀，收率较高。为实现上述目的，在第一方面，本专利技术提供了一种蒽油基中间相碳微球的制备方法，所述制备方法包括：将蒽油和炭黑按照质量比为100:[1～10]放入高压反应釜中，在常温常压下混合均匀,得到混合均匀的油类混合料；将油类混合料在常压下加热至100-150℃，搅拌30-90min；在高压反应釜密闭加热自升压条件下，将油类混合料升温至470～490℃，保温时间5～7小时，恒温压力控制在1.4～2.0MPa，使油类混合料充分进行热缩聚反应，得到富含中间相小球的改制沥青；将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球生球。优选的，所述将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球生球具体包括：将改制沥青与洗涤剂在140-160℃条件下充分混合溶解，进行一次萃取、洗涤、过滤分离；利用一次过滤分离后的滤饼再加入洗涤剂，在65-80℃条件下进行二次萃取、洗涤、过滤，最后将二次过滤分离后得到的滤饼经干燥处理得到中间相碳微球。优选的，所述洗涤剂包括：喹啉、甲苯、丙酮中的一种或多种。优选的，所述炭黑的粒径＜500纳米。第二方面，本专利技术实施例提供一种蒽油基中间相碳微球，通过上述第一方面所述方法制备得到。第三方面，本专利技术实施例提供了一种二次电池的电极材料，包括上述第二方面所述的蒽油基中间相碳微球。第四方面，本专利技术实施例提供了一种二次电池，包括上述第三方面所述的电极材料。本专利技术实施例提供的蒽油基中间相碳微球的制备方法，其原料来源广，价格低廉，可节约成本；蒽油是理性人造石墨优异的前驱体，通过添加炭黑防止中间相小球融并，制备出高品质，高附加值的中间相碳微球，在锂离子负极材料，核石墨，高比表面积的活性炭的运用方面具有重大意义。附图说明图1为本专利技术实施例提供的蒽油基中间相碳微球的制备方法流程图；图2a为本专利技术实施例1提供的改性沥青1#的偏光显微镜照片；图2b为本专利技术实施例1提供的中间相碳微球1#的粒度分布图；图2c为本专利技术实施例1提供的中间相碳微球1#的扫描电镜图片；图3a为本专利技术实施例2提供的改性沥青1#的偏光显微镜照片；图3b为本专利技术实施例2提供的中间相碳微球1#的粒度分布图；图4a为本专利技术实施例3提供的改性沥青1#的偏光显微镜照片；图4b为本专利技术实施例3提供的中间相碳微球1#的粒度分布图；图5a为本专利技术实施例4提供的改性沥青1#的偏光显微镜照片；图5b为本专利技术实施例4提供的中间相碳微球1#的粒度分布图；图6a为本专利技术对比例1提供的改性沥青1#的偏光显微镜照片；图6b为本专利技术对比例1提供的中间相碳微球1#的粒度分布图；图6c为本专利技术对比例1提供的中间相碳微球1#的扫描电镜图片。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本实施例提供的一种蒽油基中间相碳微球的制备方法，图1为制备方法流程图，下面根据图1对本专利技术的制备方法进行说明，主要包括如下步骤：步骤110，通过煤焦油蒸馏切割馏程为300℃-360℃的馏分制备蒽油；蒽油是煤焦油在300-360℃蒸馏得到的馏分，其主要组分为蒽(1.2％-1.8％)、菲(1.5％)、咔唑(4.5％-5.0％)。由芳香族化合物组成的混合物，具有较高的含碳量、来源广、价格低廉。步骤120，将蒽油和炭黑按照质量比为100:[1-10]放入高压反应釜中，在常温常压下混合均匀,得到混合均匀的油类混合料；所用炭黑的粒径＜500纳米。步骤130，将油类混合料在常压下加热至100-150℃，搅拌30-90min；步骤140，在高压反应釜密闭加热自升压条件下，将油类混合料升温至470～490℃，保温时间5～7小时，恒温压力控制在1.4～2.0MPa，使油类混合料充分进行热缩聚反应，得到富含中间相小球的改制沥青；步骤150，将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球。具体的，将改制沥青与洗涤剂在140-160℃条件下充分混合溶解，进行一次萃取、洗涤、过滤分离；利用一次过滤分离后的滤饼再加入洗涤剂，在65-80℃条件下进行二次萃取、洗涤、过滤，最后将二次过滤分离后得到的滤饼经干燥处理得到中间相碳微球。其中，洗涤剂包括：喹啉、甲苯、丙酮中的一种或多种。加压热聚合法制备蒽油基中间相碳微球的过程，实际上是在蒽油体系中核的形成、小球的生长、体系中炭黑抑制小球融并的过程。影响粒径的大小和均匀度是小球长大过程中母液沥青(改制沥青中除了中间相小球的部分)中的稠环大分子化合物的活性、炭黑的抑制融并。因此本专利技术通过向蒽油中添加适量的炭黑，来控制反应体系流动性，抑制小球的融并，从而控制粒径的大小和均匀度。本专利技术实施例提供的蒽油基中间相碳微球的制备方法，其原料来源广，价格低廉，可节约成本；蒽油是理性人造石墨优异的前驱体，通过添加炭黑防止中间相小球融并，制备出高品质，高附加值的中间相碳微球，在锂离子负极材料，核石墨，高比表面积的活性炭的运用方面具有重大意义。蒽油通过添加炭黑抑制小球融并，采用自升压热聚合的方法制备的中间相碳微球收率较高，粒度分布较为均匀。在偏光显微镜下转动载物台具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒽油基中间相碳微球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n将蒽油和炭黑按照质量比为100:[1～10]放入高压反应釜中，在常温常压下混合均匀,得到混合均匀的油类混合料；/n将油类混合料在常压下加热至100-150℃，搅拌30-90min；/n在高压反应釜密闭加热自升压条件下，将油类混合料升温至470～490℃，保温时间5～7小时，恒温压力控制在1.4～2.0MPa，使油类混合料充分进行热缩聚反应，得到富含中间相小球的改制沥青；/n将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球。/n

【技术特征摘要】
1.一种蒽油基中间相碳微球的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将蒽油和炭黑按照质量比为100:[1～10]放入高压反应釜中，在常温常压下混合均匀,得到混合均匀的油类混合料；
将油类混合料在常压下加热至100-150℃，搅拌30-90min；
在高压反应釜密闭加热自升压条件下，将油类混合料升温至470～490℃，保温时间5～7小时，恒温压力控制在1.4～2.0MPa，使油类混合料充分进行热缩聚反应，得到富含中间相小球的改制沥青；
将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球。


2.根据权利要求1所述的蒽油基中间相碳微球的制备方法，其特征在于，所述将富含中间相小球的改性沥青进行分离，得到中间相碳微球具体包括：
将改制沥青与洗涤剂在140—160℃条件下充分混合溶解，进行一次萃取、洗涤、过滤分离；利用一次过滤分离后的滤饼再加入洗涤剂，在65-80℃条件下进行二次萃...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁霁，李辉，庞文文，王宽，袁凡，刘芳，张志清，古立虎，冯苏宁，陈卫，
申请(专利权)人：溧阳紫宸新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32