(57)【要約】  方法および装置は前駆体から炭素質物質またはコーティングを製造する方法に関する。前駆体を生成する炭化水素の酸化は酸化剤を前駆体および前駆体用の溶媒の混合物に加える時に起きる。炭化水素の酸化が、溶媒中に不溶性でありそして溶融しないかもしれない成分を生ずる。固体粒子が混合物中に提供されない場合には、溶媒に不溶性である成分はさらに固体成分でコーティングされていてもよい。混合物中の液体からの分離により回収された固体の炭化が、溶媒中に不溶性である成分の炭素重量パーセントを高める。これらの方法は、炭素質物質またはコーティングを与え且つ電極中での使用に適する生成物を生ずる。【選択図】  図１
2013523592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素および溶媒より高い沸点を有する炭化水素用の溶媒を含有する混合物を製造し、
炭化水素を酸化剤と反応させて溶媒中に不溶性である成分の濃度を高め、
混合物を液体および溶媒中に不溶性である成分を包含する固体に分離し、そして
溶媒中に不溶性である成分を炭化して炭素質物質を提供する
ことを含んでなる、方法。
【請求項２】
酸化剤が液体でありそして硝酸、塩化チオニル、過酸化物、過塩素酸および過酸化ベンゾイルから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
酸化剤が気体状でありそして酸素、オゾン、二酸化窒素および三酸化硫黄から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
酸化剤が過硫酸アンモニウムを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
溶媒が有機化合物または化合物の混合物でありそしてキシレンおよびトルエンの少なくとも１種を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
炭化水素がデカント油、石油精製真空残渣、熱分解油、熱分解タールおよびコールタールの少なくとも１種である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
酸化剤が硝酸を包含し、溶媒混合物がキシレンを包含しそして炭化水素が４５０℃より上の沸点を有するデカント油を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
炭化が不活性環境中での４００℃より上への固体の加熱を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
炭化水素と酸化剤の反応前に炭化水素が溶媒中に不溶性である含有物を含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
炭素質物質を電気化学エネルギー電池の電極中に組み入れることをさらに含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
混合物が炭素質の懸濁された粒子を包含し、それらが炭化水素と酸化剤の反応時に溶媒中に不溶性である成分によりコーティングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
混合物がコークス粒子を包含し、それらが炭化水素と酸化剤の反応時に溶媒中に不溶性である成分によりコーティングされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
炭化水素と酸化剤の反応中に混合物の温度が１２０℃より下に保たれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
炭化水素と酸化剤の反応中に混合物の温度が７０℃より上でありそして１２０℃より下に保たれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
溶媒対炭化水素の質量比が０．２〜１０．０の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
溶媒対炭化水素の質量比が１５〜１の間である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
炭化水素、溶媒より高い沸点を有する炭化水素用の溶媒および混合物中に懸濁された固体粒子を含有する混合物を製造し、
酸化剤を混合物に加え、酸化剤が炭化水素と反応してコーティングを固体粒子上に沈着せしめ、
混合物中の固体からコーティングを有する固体粒子を分離し、そして
コーティングを粒子上に沈着した炭素質物質に炭化させる
ことを含んでなる、方法。
【請求項１８】
混合物中の固体粒子が炭素質である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
酸化剤が硝酸であり、溶媒がキシレンでありそして炭化水素が４５０℃より上の沸点を有するデカント油である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
炭化されたコーティングを有する固体粒子を電気化学エネルギー電池の電極中に組み入れることをさらに含んでなる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
溶媒、固体粒子および溶媒より高い沸点を有する炭化水素を含有しそして溶媒中に不溶性である含有物を含まない混合物を製造し、
酸化剤を混合物に加え、酸化剤が炭化水素と反応して溶媒中に不溶性である生成物を生成しそして炭素質物質のコーティングを固体粒子上に与え、そして
コーティングを有する固体粒子を電気化学エネルギー電池中に組み入れる
ことを含んでなる、方法。
【請求項２２】
固体粒子上のコーティングを炭化することをさらに含んでなる、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願へのクロスリファレンス
合衆国が支援した研究または開発に関する言及
なし
【０００２】
発明の分野
本発明の態様は例えば電気化学蓄電装置の電極中で使用される粉末の如き炭素質生成物の製造に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
種々の先行方法は多くの用途のための石油およびコールタールピッチの製造を可能にする。これらの方法は分別、熱分解、および熱−ソーキングを包含する。先行方法を用いてピッチを製造するために必要な方法および時間の複雑さが、限定された供給物質である粒子の価格に寄与する。
【０００４】
ピッチはコーティングおよび結合剤としての使用を包含する用途のための前駆体物質を生成する。例えば、ピッチを製造するために使用される方法とは異なるピッチコーティング工程が、所望する電気的性質を有する電池電極物質を製造するための１つの既知の方法を提供する。コーティング工程用に使用されるピッチを得るための価格はそれ故、電極物質の製造における費用をこうむる。
【０００５】
そのようなピッチコーティングの炭化前の後コーティング処理すなわち安定化が、先行技術を用いて生成するピッチの使用時には、電極物質の製造における費用をさらに高める。電池電極物質は例えばコークスの如き炭素質物質の粉砕された粒子上にあるピッチコーティングを包含しうる。価格要素の他に、この粉砕は幾つかの用途のための粉砕された粒子の所望する粒子寸法および形態を得る能力を妨害または制限することによって電極物質の製造に関する基準に影響を与えうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、電気化学蓄電装置の電極中における使用に適する粒子を包含する炭素質生成物を製造するための改良された方法およびシステムに関する要望が存在する。
【０００７】
発明の要旨
１つの態様では、炭素質物質を製造する方法は炭化水素および溶媒より高い沸点を有する炭化水素用の溶媒を含有する混合物を製造しそして炭化水素を酸化剤と反応させて溶媒中に不溶性である成分の濃度を高めることを包含する。この方法は混合物を液体と溶媒中に不溶性である成分を包含する固体とに分離することもさらに包含する。溶媒中に不溶性である成分の炭化が炭素質物質を提供する。
【０００８】
１つの態様によると、炭素質物質を製造する方法は炭化水素、溶媒より高い沸点を有する炭化水素用の溶媒および混合物中に懸濁された固体粒子を含有する混合物を製造することをさらに包含する。酸化剤を混合物に加えると、酸化剤が炭化水素と反応してコーティングを固体粒子上に沈着せしめる。この方法は混合物中の液体からコーティングを有する粒子を分離しそしてコーティングを固体粒子上の炭素質物質に炭化することも包含する。
【０００９】
１つの態様に関しては、炭素質物質を製造する方法は溶媒、固体粒子および溶媒より高い融点を有する炭化水素を含有しそして溶媒中に不溶性である含有物を含まない混合物を製造することを包含する。混合物に加えられた酸化剤が炭化水素と反応して溶媒中に不溶性である生成物を生成しそして固体粒子上に炭素物質のコーティングを与える。さらに、この方法はコーティングを有する固体粒子を電気化学エネルギー電池の電極中に組み入れることも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図面の簡単な記述
本発明は、そのさらなる利点と共に、以下の記述を添付図面と一緒に参照することにより最良に理解されうる。
【図１】図１は本発明の１つの態様に従う炭素質生成物を製造するための工程図である。
【図２】図２は本発明の１つの態様に従う炭素質生成物を製造するための粒子上に溶媒不溶性固体のコーティングを沈着させるための工程図である。
【００１１】
発明の詳細な記述
本発明の態様は前駆体から炭素質物質またはコーティングを製造する方法に関する。前駆体を生成する炭化水素の酸化は、前駆体および前駆体用の溶媒の混合物に対する酸化剤の添加で起きる。炭化水素の酸化は、溶媒中に不溶性でありそして溶融しないかもしれない成分を製造する。固体粒子が混合物中に与えられない場合には、溶媒に不溶性である成分が固体成分をさらにコーティングしうる。混合物中の液体からの分離により回収される固体の炭化が溶媒中に不溶性である成分の炭素重量パーセントを高める。これらの方法が、炭素質物質またはコーティングを与えそして電極中における使用に適する生成物を生ずる。
【００１２】
図１は炭素質物質を製造するための１つの態様の例示工程図を示す。前駆体１００と溶媒１０２の組み合わせが反応器１０４内で混合物を生成する。ここにさらに記述されているように、前駆体１００が酸化で溶媒１０２中に不溶性である生成物を生成する。酸化は反応器１０４内の混合物に対する酸化剤１０６の添加で起きる。
【００１３】
幾つかの態様で使用される前駆体１００は石油精製からの重質芳香族炭化水素残渣および／または化学工程残渣を包含する。ここで使用される際には、重質芳香族炭化水素残渣と称する炭化水素は３００℃より上の、４５０℃より上の、５００℃より上のまたは少なくとも溶媒より高い沸点、３００より上の平均分子量、５０より大きい分子当たりの平均炭素原子、パラフィン含有量より多い芳香族含有量、および溶媒１０２より高い粘度により規定される１つもしくはそれ以上の性質を包含しうる。幾つかの態様に関しては、溶媒１０２が酸化前に前駆体１００を溶解するため、前駆体１００は溶媒１０２中に不溶性である含有物を含まない。前駆体１００の例はデカント油（例えば、約４５４℃より上のまたは約５１０℃より上の沸点を有する）、石油精製真空残渣、熱分解された油の重質部分、重合体合成からの熱分解タールおよびコールタールの少なくとも１種を包含する。
【００１４】
溶媒１０２は、前駆体１００の粘度を下げるように作用しそして酸化剤１０６および前駆体１００の間の反応速度を調節するために選択される濃度で使用される。前駆体１００の希釈による反応速度のこの調節が含有しえない泡の発生を回避するように気泡速度を制限しそして酸化が発熱性である故の調節を越えてしまう温度上昇を制限する。前駆体１００を溶解させるために溶媒１０２の適する例はトルエン、キシレン、キノリン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロナフタレンおよびナフタレンの少なくとも１種を包含する。幾つかの態様における溶媒１０２対前駆体１００の比は約０．２〜約１０．０の間、約０．２〜約５．０の間、または約０．５〜約３の間の範囲にわたる。
【００１５】
前駆体１００は溶媒１０２の中に溶媒１０２の沸点より下の温度において、例えば周囲温度（例えば、約２３℃）または約６０℃までにおいて、溶解しうる。混合時間の長さ（例えば、５分間）は溶媒１０２中への前駆体１００の溶解速度に依存しておりそして前駆体の完全な溶解および混合物の均質性を可能にしうる。反応器１０４中の混合物に対する酸化剤１０６の添加は、前駆体１００および溶媒１０２が混合されると、起きる。
【００１６】
気体状、固体および／または液体酸化剤が酸化剤１０６を提供しうる。酸化剤１０６の適する例はオゾン、酸素気体、弗化チオニル、三酸化硫黄、二酸化窒素、硝酸（ＨＮＯ３）、塩化チオニル、金属硝酸塩、無機および有機過酸化物、例えば過酸化水素および過酸化ベンゾイル、ペルオキシ二硫酸アンモニウム、並びに過塩素酸を包含する。混合物中への酸化剤１０６の最初の導入は約１２０℃より下の、約１００℃より下のまたは約６５℃より下の温度における混合物を用いて起きる。硝酸が酸化剤として使用される時には、混合物温度はこの出発温度が５５℃より下である場合には発熱反応によって約４℃〜約８℃上昇することがありそしてこの出発温度が６５℃より上である場合には発熱反応によって約１５℃〜約２０℃上昇することがありうる。特定の理論により限定されるものではないが、前駆体１００および酸化剤１０６が一緒に反応しそしてそれぞれ約７０℃より上のいずれかの単一の温度または複数の温度で起きる異なる第一および第二反応を介してそのように反応することが信じられている。反応中のある時点で少なくとも７０℃に到達しながら反応温度を溶媒１０２の沸点より下に調節することが酸化の完了を促進させる。例えば、混合物の連続的撹拌下における前駆体１００と酸化剤１０６の反応中に、混合物を１２０℃より下に維持しうる。幾つかの態様における前駆体１００対酸化剤１０６の比は約１５．０〜約１．０の間または約７．０〜約２の間の範囲にわたる。
【００１７】
反応器１０４内で製造される気体は、生じた気体状副生物、例えば硝酸が酸化剤１０６として使用される時には二酸化窒素および一酸化窒素、を包含する。酸化後に、酸化剤１０６の沸点および溶媒１０２の沸点の間に、例えば溶媒１０２として使用される場合にはキシレンの沸点に相当する約１３５℃−１４０℃に、混合物を加熱することが、水および消費されたかもしくは未反応のいずれの酸化剤も気化する。幾つかの態様では、酸化は完了までに１０分間以内かかる。酸化中の混合物の温度の監視が、前駆体１００および酸化剤１０６の間の反応の完了を同定しうる。
【００１８】
反応器１０４から除去される蒸気流１０８は再生器１１０の中に流れる。回収された酸化剤の廃棄が再使用のための再循環より経済的でありうるため、幾つかの態様は再生器１１０を省略しうる。再生器１１０は蒸気流１０８中の気体を凝縮および／または吸収する。幾つかの態様では、追加の硝酸が気体状生成物を酸素気体との反応による硝酸への転化前に吸収する。過剰の水を再生器１１０中で製造された硝酸から蒸留除去して酸化剤１０６としての再使用を可能にしうる。
【００１９】
酸化は前駆体１００中の化合物を架橋結合して、酸化前に前駆体１００中に存在するものより重質であり且つ溶媒１０２中に可溶性でない炭化水素を製造する。これらの粒子生成物を回収するために、反応器１０４から除去されたスラリー１１２は分離器１１４の中を通って溶媒不溶性固体１１８をスラリー１１２中の液体１１６から分離する。そのような分離前の３０℃より下へのまたは約２３℃へのスラリーの冷却が、溶媒１０２中の温度依存性溶解度を有する固体の回収も促進する。幾つかの態様では、分離を行うために分離器１１４は濾過、蒸発／分別、傾斜または遠心を用いる。最初の濾過後に、溶媒１０２の新しい量で固体１１８を洗浄またはすすぐことができる。
【００２０】
幾つかの態様における固体１１８は３００℃より上の融点を有するかまたは窒素雰囲気下でいずれの温度においても溶融しない。炉１２２の中での例えば窒素気体の如き不活性
気体中の加熱が炭化を行う。固体１１８が加熱で溶解または軟化しない時には、固体１１８は粒子の集塊化または焼結の危険性なしにそしてその結果として炭化を進めるための安定化処理の必要なしに炭化を受けうる。炭化は、主として固体１１８の炭素／水素比を高めるように作用する熱処理をさす。幾つかの態様では、固体１１８の炭化は不活性雰囲気中で約６００℃〜約１４００℃の、約７００℃〜約１３００℃の、または約７５０℃〜約１２００℃の温度において約０．１時間〜約２時間にわたり行われる。不活性雰囲気を構成する気体の例は窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、一酸化炭素、水素またはそれらの組み合わせを包含する。固体１１８は不活性雰囲気中で少なくとも８５０℃まで熱的に反応して炭素質生成物を生成しそして固体１１８の元の質量と比べて炭化後の質量を基準として少なくとも１０重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも６０重量％、または少なくとも重量８５％の炭素である。
【００２１】
用途によるが、製造された固体１１８は約５０μｍより小さい、または約１μｍ〜約３０μｍの、平均粒子寸法を有するため固体１１８は粉砕または炭化以外の処理を必要としないことがある。幾つかの態様は固体１１８を電気化学エネルギー電池、例えば電池、コンデンサーおよび燃料電池、の中の電極または陽極物質として使用する。さらに、固体１１８は上部への１つもしくはそれ以上のコーティング層、例えばここに記述されるもの、を適用するための基質または担体を提供しうる。
【００２２】
幾つかの態様では、固体１１８が分離器１１４によりそこから除去される液体１１６の少なくとも一部が逆に再循環されて前駆体１００および／または溶媒１０２の一部を供給する。例えば、液体１１６の約３／４は追加処理なしに反応器１０４中に供給する混合物の中に逆流入しうる。再循環された液体の使用は、あたかも前駆体２００の新しい供給物の使用が前駆体２００を少なくとも２回再使用する能力を示すように、固体１１８の同等な収率を生ずる。液体１１６の残部は蒸留カラム１２０の中を通って溶媒１０２を回収しそして反応した前駆体を廃棄しうる。最初の濾液の洗浄から集められた溶媒も蒸留カラム１２０の中を通って溶媒１０２を回収しうる。
【００２３】
図２は粒子上に溶媒不溶性固体のコーティングを沈着させて炭素質生成物を製造するための工程図を示す。溶媒２０２およびその中に懸濁された粒子２０１と共に混合されている前駆体２００の酸化で、粒子２０１が上部に溶媒不溶性固体が沈着される基質物質を提供する。種々の寸法および粒子寸法分布に適用可能であるが、粒子２０１は約５０μｍより小さいまたは約１μｍ〜約３０μｍの平均粒子寸法を有しうる。
【００２４】
幾つかの態様では、炭素質粒子が粒子２０１を形成しており、それは従って石油ピッチ、コールタールピッチ、カ焼された石油コークス、カ焼されていない石油コークス、高結晶性コークス（例えば、カ焼されたまたはカ焼されていない高結晶性「針」コークス）、片状コークス、コールタールコークス、合成黒鉛、天然黒鉛、有機重合体から誘導された軟質炭素および天然重合体から誘導された軟質炭素を包含する種々の原料から得られうる。それ故、幾つかの態様における粒子２０１は黒鉛系物質または２２００℃もしくはそれより高い黒鉛化温度への加熱で黒鉛を生成する物質のいずれかである。粒子２０１は電極の製造における使用に適する寸法を有するように例えば粉砕、破砕、または磨滅の如き方法により提供されうる。
【００２５】
幾つかの態様に関しては、炭素質でない他の（例えば、セラミック、金属およびそれらの組み合わせ）組成物が上部に炭素質コーティングを有することが所望される粒子２０１を構成しうる。そのような用途は、粒子２０１が燐酸鉄リチウムまたは燐酸バナジウムリチウムの組成物を例えば包含しうる陰極物質を包含する。他の陽極物質を製造するための用途では珪素または金属および金属合金、例えば錫および錫合金、粒子が粒子２０１を形成しうる。
【００２６】
酸化剤２０６を前駆体２００、溶媒２０２、および粒子２０１の混合物に反応器２０４の中で混合物中の粒子２０１の包含以外は図２と同様である図１に関して記述されたものと同じ反応条件、溶媒２０２および前駆体２００を使用して加えることにより、コーティングが生成する。反応器２０４からの蒸気流２０８を酸化剤２０６の再循環用の再生器２１０に供給できる。さらに、分離器２１４が反応器２０４からのスラリー２１２を液体２１６および前駆体２００と酸化剤２０６の反応からの溶媒不溶性生成物でコーティングされた粒子２０１から構成される固体２１８に分ける。液体２１６のいずれかの部分を反応器２０４に逆に再循環させることができおよび／または蒸留カラム２２０の中で処理して溶媒２０２を回収することができる。
【００２７】
粒子２０１上のコーティングの量は固体２１８の約１重量％〜約２０重量％の範囲にわたりうる。例えば、４〜５重量単位の間の溶媒２０２、０．８〜１．０重量単位の間の前駆体２００および０．１５〜０．２重量単位の間の酸化剤２０６に関する１重量単位の粒子２０１の供給がそのようなコーティングレベルを達成する。その後のバッチは、３．８〜５．０重量単位の溶媒および前駆体が新しい量に加えるために再循環される時には、０．８〜１．２重量単位の間の溶媒２０２、０．２５〜０．３重量単位の間の前駆体２００および０．１〜０．１２重量単位の間の酸化剤２０６を用いて操作できる。幾つかの態様における固体２１８のコーティングは溶融せずそして固体２１８の元の質量と比べて炭化後の質量を基準として少なくとも１０重量％、少なくとも４０重量％、少なくとも６０重量％、または少なくとも重量８５％の炭素である。幾つかの態様に関すると、電気化学エネルギー電池、例えば電池、コンデンサーおよび燃料電池、はコーティングを有する固体２１８を組み入れておりそして炉２２２の中で熱処理して固体２１８の少なくともコーティングを炭化し、それにより炭素質生成物を製造する。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施例
【実施例１】
【００２９】
１９．６グラムのデカント油（コノコフィリップス・リファイナリー（ＣｏｎｏｃｏＰｈｉｌｌｉｐｓ  ｒｅｆｉｎｅｒｙ））からの５１０℃沸点画分および７．３グラムのキシレンを用いて混合物を製造しそして約１００℃に加熱した。混合物を連続的に撹拌しながら、４．０グラムの６９％硝酸を混合物中に温度を約１００℃に保つ速度で加えた。次に、混合物を撹拌しそしてキシレン対デカント油の５対１の比を生ずるために加えられる追加の沸騰キシレンと共に約１３８℃に加熱し、その後に約２３℃に冷却した。
【００３０】
キシレン不溶性固体粒子を次に濾過により混合物から分離し、２００ミリリットルのキシレンで２回洗浄しそして１００℃において真空下で１５時間にわたり乾燥した。生じた粉末の重量は２．４グラムであり、すなわちいずれかのキシレン不溶性含有物を含有しなかったデカント油の最初の量の１２％であった。生じた粉末は窒素雰囲気下でいずれの温度においても溶融しなかった。
【００３１】
減じられた空気圧（〜２０インチＨｇ）下で以下の加熱順序：１８０℃まで５℃／分、１８０℃に１時間維持、２００℃まで１℃／分および２００℃に１時間維持、２５０℃まで１℃／分および２５０℃に３時間維持、並びに３００℃まで１℃／分および３００℃に１０時間維持、で安定化を行った。同じ条件下で同じ炉の中で窒素気体雰囲気下で以下の温度特徴：３５０℃まで５℃／分、３５０℃に１時間維持、４５０℃まで５℃／分、４５０℃に２時間維持、並びに８５０℃まで５℃／分、８５０℃に２時間維持、で炭化を行い、そして５℃／分で周囲温度に冷却した。炭化後に、残存した炭素含有量は最初の固体含有量の６９％であった。
【実施例２】
【００３２】
２９．０グラムのデカント油（コノコフィリップス・リファイナリー）からの５１０℃沸点画分、２２．７グラムの８μｍの平均粒子寸法を有する生コークス粒子および１３８．０グラムのキシレンを用いて混合物を製造しそして約６５℃に加熱した。混合物を連続的に撹拌しながら、６．９３グラムの６９％硝酸を混合物中に温度を８０℃より下に保つ速度で加えた。次に、混合物を撹拌しそして約１３８℃に加熱し、その後に約２３℃に冷却した。
【００３３】
キシレン不溶性固体生成物でコーティングされた粒子を次に濾過により混合物から分離し、２００ミリリットルのキシレンで２回洗浄しそして１００℃において真空下で１５時間にわたり乾燥した。生じた粉末を走査電子顕微鏡下で試験しそしてコークス粒子の各々がデカント油の酸化からの沈着物でコーティングされたことが見出された。生じた粉末の重量を基準として、粉末は１８．２％のコークス粒子上の沈着物のコーティングレベルを有しており、いずれかのキシレン不溶性含有物を含有しなかったデカント油の最初の重量から１７％の収率を与えた。安定化は行われなかったが、炭化は実施例１に示された通りにして行われた。炭化後に、残存した生コークスおよびコーティングの両者の炭素含有量は最初の重量の８３．８％であった。
【実施例３】
【００３４】
１９．７グラムのデカント油（コノコフィリップス・リファイナリー）からの５１０℃沸点画分、１９．７グラムの８μｍの平均粒子寸法を有するカ焼されたコークス粒子および５５．０グラムのキシレンを用いて混合物を製造しそして約１０２℃に加熱した。混合物を連続的に撹拌しながら、４．０グラムの６９％硝酸を混合物中に温度を１０５℃より下に保つ速度で加えた。次に、混合物を撹拌しそしてキシレン対デカント油の５対１の比を生ずるために加えられる追加の沸騰キシレンと共に約１３８℃に加熱し、その後に約２３℃に冷却した。
【００３５】
キシレン不溶性固体生成物でコーティングされた粒子を次に濾過により混合物から分離し、２００ミリリットルのキシレンで２回洗浄しそして１００℃において真空下で１５時間にわたり乾燥した。生じた粉末を走査電子顕微鏡下で試験しそしてコークス粒子の各々がデカント油の酸化からの沈着物でコーティングされたことが見出された。生じた粉末の重量を基準として、粉末は９．７％のコークス粒子上の沈着物のコーティングレベルを有しており、いずれかのキシレン不溶性含有物を含有しなかったデカント油の最初の重量から１１．３％の収率を与えた。安定化および炭化の両者は実施例１に示された通りにして行われた。安定化および炭化後に、残存したコーティングの炭素含有量は最初の重量の６９．５％であった。
【実施例４】
【００３６】
２０．０グラムのデカント油（コノコフィリップス・リファイナリー）からの５１０℃沸点画分、２０．０グラムの８μｍの平均粒子寸法を有するカ焼されたコークス粒子および１２０．０グラムのキシレンを用いて混合物を製造しそして約６６℃に加熱した。混合物を連続的に撹拌しながら、４．０グラムの６９％硝酸を混合物中に温度を７１℃より下に保つ速度で加えた。次に、混合物を撹拌しそして約１３８℃に加熱し、その後に約２３℃に冷却した。
【００３７】
キシレン不溶性固体生成物でコーティングされた粒子を次に濾過により混合物から分離し、２００ミリリットルのキシレンで２回洗浄しそして１００℃において真空下で１５時間にわたり乾燥した。生じた粉末を走査電子顕微鏡下で試験しそしてコークス粒子の各々がデカント油の酸化からの沈着物でコーティングされたことが見出された。生じた粉末の
重量を基準として、粉末は７．２％のコークス粒子上の沈着物のコーティングレベルを有しており、いずれかのキシレン不溶性含有物を含有しなかったデカント油の最初の重量から７．７％の収率を与えた。安定化は行われなかったが、炭化は実施例１に示された通りにして行われた。炭化後に、残存したコーティングの炭素含有量は最初の重量の７４．７％であった。
【実施例５】
【００３８】
４８．８グラムのデカント油（コノコフィリップス・リファイナリー）からの５１０℃沸点画分、５０．５グラムの８μｍの平均粒子寸法を有するカ焼されたコークス粒子および２７８．０グラムのキシレンを用いて混合物を製造しそして約６２℃に加熱した。混合物を連続的に撹拌しながら、１２．１グラムの６９％硝酸を混合物中に温度を６８℃より下に保つ速度で加えた。次に、混合物を撹拌しそして約１３８℃に加熱し、その後に約２３℃に冷却した。
【００３９】
キシレン不溶性固体生成物でコーティングされた粒子を次に濾過により混合物から分離し、２００ミリリットルのキシレンで２回洗浄しそして１００℃において真空下で１５時間にわたり乾燥した。生じた粉末を走査電子顕微鏡下で試験しそしてコークス粒子の各々がデカント油の酸化からの沈着物でコーティングされたことが見出された。生じた粉末の重量を基準として、粉末は１０．５％のコークス粒子の沈着物のコーティングレベルを有しており、いずれかのキシレン不溶性含有物を含有しなかったデカント油の最初の重量から１２．１％の収率を与えた。安定化は行われなかったが、炭化は実施例１に示された通りにして行われた。炭化後に、残存したコーティングの炭素含有量は最初の重量の７４．６％であった。
【００４０】
０〜２ボルトの間で充電され且つ放電されそして実施例１−５の各々および対電極としてのリチウム金属箔を有するリチウムイオン電池を用いて、挿入／離脱に関する比容量およびクーロン効率を包含する電気化学的性質を測定した。結果は、安定化は必要なくそして種々の前駆体原料から化合物を合成するための並びにこれまでに製造された化合物の分離処理に頼る他の方法の代わりの物質の一部としてのこの方法の適合性を示した。表１はこれらの試験からの結果を示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
本発明の好ましい方法を開示しそして示してきた。しかしながら、本発明は以下の特許請求の範囲に定義された広さであることが意図される。当業者は好ましい態様を研究しそしてここに正確に記述されていない発明の他の実施方法を行える。発明の変更および同等物は以下の特許請求の範囲内でありそして記述、要旨および図面は発明の範囲を限定するために使用されないことが発明者の意図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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