[發明專利]一種軟碳、硬碳核殼結構負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610414923.0
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN107507964A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 仲林;謝秋生;張鵬昌;杜輝玉;陳然;陳志明;薄維通
• 申請（專利權）人: 上海杉杉科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙)31288
• 代理人: 陳酩

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，具體地說是一種軟碳、硬碳核殼結構負極材料的制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，人們對化學電源(電池)的性能提出了更高的要求。如，集成電路技術的發展使電子儀器日趨小型化、便攜化，相應地要求電池具有體積小、重量輕、比能量高的特點；空間探索技術和國防、軍事裝備技術的不斷發展要求電池具有高比能量和長貯存壽命；環境保護意識的加強使人們對電動汽車的發展日益關注，而這種電池則應具有大的比能量和比功率。在眾多的電池體系中，鋰電池以其工作電壓高、能量密度大和質量輕等優點脫穎而出，受到世界各國的重視。

近些年來便攜式電子設備的發展突飛猛進。另外，鋰離子二次電池也在逐漸被推向交通領域。因而對鋰離子二次電池的要求在不斷的提高，由于這種更高的要求，石墨負極材料在容量和功率特性方面的局限性就越發明顯。在這種背景下，硬碳作為一種非常具有前景的負極材料逐漸被更多的研究工作者所關注。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種循環穩定性強、導電性強、倍率充放電好的用于鋰離子電池的軟碳、硬碳核殼結構負極材料。

為實現上述目的，設計一種軟碳、硬碳核殼結構負極材料的制備方法，其特征在于采用如下制備方法：

(1)、將氯化銨加入水中，攪拌均勻得氯化銨水溶液，然后加入淀粉，繼續攪拌均勻得到混合物；所述的氯化銨水溶液的質量濃度為0.5～30g/L，氯化銨與淀粉的重量比為1∶1～200；

(2)、將混合物放入真空干燥箱中，真空干燥1小時，預碳化1h，得預碳化物，真空干燥溫度為60℃～100℃，預碳化溫度為100℃～320℃；

(3)、預碳化物放入氣氛爐中，惰性氣體保護下，溫度為700～1000℃，升溫速率為5℃min，恒溫時間為0.1～10小時，降到室溫，得淀粉基硬碳；

(4)、將包覆劑與乳化劑、去離子水配成乳濁液，乳化劑∶包覆劑∶去離子水的重量比為1～5∶50∶100～449；

(5)、將重量比為淀粉基硬碳∶乳濁液＝1～1∶100的淀粉基硬碳與乳濁液攪拌均勻，進行噴霧干燥，噴霧干燥時進口的溫度為180℃～250℃，出口溫度為100℃～120℃；

(6)、將噴霧干燥后的產物放在管式爐中，惰性氣體保護下，加熱碳化，碳化溫度為1000～2000℃，升溫速率為5℃min，碳化時間為1h～24h，冷卻至室溫即得成品；

所述的包覆劑采用石油瀝青、煤瀝青、石油渣油或煤系渣油中的任一種。

所述淀粉為馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉、番薯淀粉、葛粉中的一種或多種。

所述的氣氛爐中的氣氛為氮氣或氬氣。

本發明同現有技術相比，制備方法簡單，成本低，對環境無污染；制備出的軟碳、硬碳核殼結構負極材料應用于鋰離子電池后，使該電燙具有循環穩定性強、導電性強、倍率充放電好的特點。

附圖說明

圖1為實施例6的電鏡圖片。

具體實施方式

下面將結合實施例，對本發明的技術方案做進一步地描述。

實施例1

步驟一：稱取2g氯化銨加入到1000ml水中，攪拌均勻，然后加入100g玉米淀粉，繼續攪拌均勻，得到混合物；

步驟二：將混合物放入真空干燥箱中，100℃真空干燥1小時，150℃預碳化1h，得預碳化物；

步驟三：將預碳化物放入氣氛爐中，氮氣保護下以5℃/min的速率升溫至700℃，恒溫5小時后，冷卻到室溫，得到淀粉基硬碳。

步驟四：將瀝青與乳化劑、去離子水配成乳濁液，所述的乳化劑∶瀝青∶去離子水的重量比為1∶50∶449；

步驟五：將淀粉基硬碳∶乳濁液的重量比1∶1攪拌均勻，進行噴霧干燥，噴霧干燥時進口的溫度為180℃，出口溫度為100℃。

步驟六：將噴霧干燥后的產物放在管式爐中，氮氣保護下以5℃/min的速率加熱到1150℃碳化3h，冷卻至室溫即得軟碳/硬碳核殼結構負極材料。

實施例2

步驟一：稱取2g氯化銨加入到1000ml水中，攪拌均勻，然后加入100g玉米淀粉，繼續攪拌均勻，得到混合物；

步驟二：將混合物放入真空干燥箱中，90℃真空干燥1小時，150℃預碳化1h，得預碳化物；

步驟三：將預碳化物放入氣氛爐中，氮氣保護下以5℃/min的速率升溫至 700℃，恒溫2小時后，冷卻到室溫，得到淀粉基硬碳。