[發明專利]一種硬碳復合石墨負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110678274.6
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113363447A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 諶芳園;李新杰;葛傳長;仰永軍
• 申請（專利權）人: 廣東凱金新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞恒成知識產權代理事務所(普通合伙) 44412
• 代理人: 潘婷婷

本發明涉及鋰離子電池負極材料領域，特別是涉及一種硬碳復合石墨負極材料的制備方法，包括如下步驟：步驟一，將中間相碳微球和消解劑混合得到組分A，然后在100?300℃溫度下消解1?10h，反復洗滌，使得消解后混合物料PH＝6?7，然后放入100℃干燥箱中干燥5h，制備碳骨架球形石墨；步驟二，將硬碳前驅體和步驟一得到的碳骨架混合，然后轉移到惰性氣氛保護的300?800℃高溫融合設備內融合1?5h，冷卻得到組分B；步驟三，將組分B放入碳化設備中，通入惰性氣氛，碳化溫度在850?1400℃下碳化1?10h，冷卻室溫后過篩，得到硬碳復合石墨負極材料；本發明還提供一種硬碳復合石墨負極材料，該材料的容量提升明顯，倍率性能好；而且該方法簡單，成本低，非常適合大規模生產運用。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池負極材料領域，特別是涉及一種硬碳復合石墨負極材料及其制備方法。

背景技術

石墨類碳材料由于具有成本低、能量密度高等優勢，一直占據著整個鋰離子電池負極材料市場的主導地位，它依靠的是在電化學體系鋰離子在石墨層的脫嵌：6C+xLi+→Li_xC₆(0x1)，理論容量是372mAh/g。

近年來新能源負極材料。硬碳具有更高的容量和優異的倍率性能，一直是研究的熱點。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種硬碳復合石墨負極材料，容量提升明顯，倍率性能好。

本發明還提供一種硬碳復合石墨負極材料的制備方法，工藝簡單，成本低，非常適合大規模生產運用。

本發明采用如下技術方案：

一種硬碳復合石墨負極材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，將中間相碳微球和消解劑混合得到組分A，然后在100-300℃溫度下消解1-10h，反復洗滌，使得消解后混合物料PH＝6-7，然后放入100℃干燥箱中干燥5h，制備碳骨架球形石墨；

步驟二，將硬碳前驅體和步驟一得到的碳骨架混合，然后轉移到惰性氣氛保護的300-800℃高溫融合設備內融合1-5h，冷卻得到組分B；

步驟三，將組分B放入碳化設備中，通入惰性氣氛，碳化溫度在850-1400℃下碳化1-10h，冷卻室溫后過篩，得到硬碳復合石墨負極材料。

對上述技術方案的進一步改進為，步驟一得到的碳骨架是石墨化碳，形貌類針葉狀，組成的球形石墨具有空隙；步驟二，通過高溫融合，硬碳前軀體軟化滲透到由針葉狀碳骨架組成的球形石墨空隙中；步驟三得到的硬碳包覆碳骨架球形石墨的復合碳負極材料具有致密結構，碳骨架組成的球形空隙被硬碳填充，組成一個致密的硬碳和石墨碳固溶的球形復合碳負極材料。

對上述技術方案的進一步改進為，所述碳骨架的石墨化度在80-100％，硬碳為碳骨架質量的10-60wt％。

對上述技術方案的進一步改進為，在所述步驟一中，所述中間相碳微球的粒徑為8-20μm，該中間相碳微球的碳含量≥75wt％。

對上述技術方案的進一步改進為，在所述步驟一中，所述中間相碳微球和消解劑的質量比為100：(10-100)。

對上述技術方案的進一步改進為，所述消解劑為濃鹽酸、濃硝酸、濃硫酸、王水、喹啉、甲苯、吡咯中的一種或多種；所述硬碳前驅體為酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、氧化瀝青一種或多種，所述硬碳前驅體和碳骨架的質量比值為(20-80):100。

對上述技術方案的進一步改進為，在所述步驟二中，所述高溫融合設備為高溫融合機、高溫反應釜、高溫滾筒爐、高溫CVD爐中的一種。