[發明專利]核殼結構的碳納米管硬碳復合負極材料及制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010132074.6
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN113328068B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 吉祥;劉柏男;羅飛;李泓
• 申請（專利權）人: 溧陽天目先導電池材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/158
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

1.一種核殼結構的碳納米管硬碳復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述碳納米管硬碳復合負極材料的尺寸范圍在1～50um，由內核和包覆在內核外的碳包覆層構成；

所述內核包含第一相和第二相；所述第一相為以葡萄糖、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉聚偏氟乙烯、酚醛環氧樹脂或聚氯乙烯中的一種或幾種組合為碳化前驅體制備的硬碳材料，尺寸范圍在1um～40um，拉曼光譜Id/Ig范圍在0.7～0.9；所述第二相為碳納米管，尺寸在1nm～50nm；所述第二相呈網絡結構分散在第一相里，形成混合體；

所述碳包覆層由氣相法、液相法或固相法制備得到，拉曼光譜Id/Ig范圍在0.7～1.3；

所述碳納米管硬碳復合負極材料中，按照所占質量分數，第一相：第二相：碳包覆層=（0，100%]：（0，60%]：（0，40%]；

所述制備方法包括：

制備碳化前驅體與碳納米管的混合樣品；其中，所述碳化前驅體包括：葡萄糖、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉聚偏氟乙烯、酚醛環氧樹脂或聚氯乙烯中的一種或幾種組合；

將所述混合樣品放入反應裝置中，升溫至700℃～1300℃，在700℃～1300℃下，保溫0.5小時～15小時，得到內核；

對所述內核進行碳包覆，得到所述核殼結構的碳納米管硬碳復合負極材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備碳化前驅體與碳納米管的混合樣品具體包括：將碳化前驅體與碳納米管混合成混合物料，并將混合物料進行水熱處理后，進行洗滌過濾至濾液透明無色，再進行干燥。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備碳化前驅體與碳納米管的混合樣品具體包括：

將碳化前驅體進行水熱處理后，進行洗滌過濾至濾液透明無色并進行干燥；

將干燥后的樣品與碳納米管混合形成所述混合樣品。

4.根據權利要求2或3 所述的制備方法，其特征在于，所述水熱處理具體為：采用加壓加熱的水熱處理或者不加壓加熱的水熱處理；

所述加壓加熱的水熱處理為：在水熱釜中進行，壓力在0MPa～15 Mpa，加熱溫度在150℃～200℃，保溫時間1小時～10小時；

所述不加壓加熱的水熱處理的加熱溫度在150℃～200℃，保溫時間1小時～10小時。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述升溫的升溫速率為1℃/min～10℃/min。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述進行碳包覆的方法具體包括：氣相法、液相法或固相法；

所述氣相法具體包括：采用保護氣氛與碳包覆氣源混合，在CVD爐中對所述內核進行包覆；

所述液相法具體包括：采用液相碳源與所述內核混合均勻后，進行干燥和碳化處理，碳化溫度為600℃～1000℃，碳化時間為1小時～5小時；

所述固相法具體包括：采用固相碳源與所述內核混合均勻后直接進行碳化處理，碳化溫度為600℃～1000℃，碳化時間為1小時～5小時；或者，采用球磨機或整形機處理所述固相碳源與所述內核的混合物料，使所述固相碳源包覆于所述內核表面后，再進行碳化處理，碳化溫度為600℃～1000℃，碳化時間為1小時～5小時。

7.一種鋰離子電池的負極極片，其特征在于，所述鋰離子電池的負極極片包括上述權利要求1-6任一所述的制備方法制備得到的核殼結構的碳納米管硬碳復合負極材料。

8.根據權利要求7所述的負極極片，其特征在于，所述負極極片具體為所述核殼結構的碳納米管硬碳復合負極材料與石墨、硅或金屬鋰中的一種或多種復合而成。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括上述權利要求7或8的負極極片。