[發明專利]一種無定型碳負極材料及其制備方法和電池

有效

• 申請號: 201611206268.6
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108242546B
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 潘廣宏;唐堃;張開周;康利斌;梁文斌
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: H01M4/587
• 分類號: H01M4/587;H01M10/0525;C01B32/05
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉淼;嚴政

本發明涉及電極材料領域，具體地，涉及一種無定型碳負極材料及其制備方法和電池。所述無定型碳負極材料的制備方法包括：(1)在含氧氣氛中，將煤基瀝青進行第一加熱處理；(2)在真空中或者在第一氣體通入量下，將第一加熱處理后的產物進行第二加熱處理；(3)在真空中或者在第二氣體通入量下，將第二加熱處理后的產物進行第三加熱處理。本發明的方法所得的無定型碳負極材料倍率性能優良，且還具有較高的比容量和倍率性能。

技術領域

本發明涉及電極材料領域，具體地，涉及一種無定型碳負極材料及其制備方法和電池。

背景技術

碳負極材料就被廣泛應用于鋰離子電池。目前主要的炭負極材料有結晶型碳(包括天然石墨、人造石墨等)和無定型碳(包括軟炭、硬炭等)。其中占主導地位的負極材料是石墨，它具有比較規則的層狀結構，導電性好，理論比容量為372mAh/g。但是石墨受限于其擴散系數，在大電流充放電條件下，鋰離子的擴散速率并不快，倍率性能較差；相反地，采用無定型碳作為負極材料時，鋰離子的嵌入和脫出比較自由，鋰離子的擴散速率比較快，倍率性能較高；然而，通常的無定型碳在作為負極材料時，比容量偏低，由此制約了無定型碳在作為負極材料的應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的無定型碳在作為負極材料時比容量偏低的現象，通過制備優化，改變碳材料結構提供一種比容量較高的無定型碳負極材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種無定型碳負極材料，該負極材料中的無定型碳的無定型度為18-30％，拉曼I_d/I_g為1.01-1.1。

本發明還提供了一種無定型碳負極材料的制備方法，該方法包括：

(1)在含氧氣氛中，將煤基瀝青進行第一加熱處理；

(2)在真空中或者在第一氣體通入量下，將第一加熱處理后的產物進行第二加熱處理；

(3)在真空中或者在第二氣體通入量下，將第二加熱處理后的產物進行第三加熱處理；

其中，所述第一加熱處理的溫度<所述第二加熱處理的溫度<所述第三加熱處理的溫度；并且，所述第一加熱處理的溫度為150-400℃，所述第二加熱處理的溫度為500-850℃，所述第三加熱處理的溫度為800-1200℃；

所述第一氣體通入量和第二氣體通入量各自獨立地為30min^-1m^-2以上，該氣體通入量以單位截面積的體積空速計；并且，所述第一氣體通入量和第二氣體通入量所通入的氣體為非活潑性氣體。

本發明還提供了由上述方法制得的無定型碳負極材料。

本發明還提供了包括上述無定型碳負極材料的電池。

通過采用本發明的方法，能夠使得煤基瀝青轉化為性能優良的無定型碳負極材料，所得的無定型碳負極材料倍率性能優良，且還具有較高的比容量和倍率性能，原料豐富、操作簡單、成本較低。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。