[發明專利]一種硬碳復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111150079.2
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113880068A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 石永倩;劉靜;楊紅新
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;H01M4/133;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發明涉及電池技術領域，具體而言，涉及一種硬碳復合材料及其制備方法和應用。本發明的硬碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：將硬碳材料與瀝青的混合物于惰性氣體條件下進行熱處理；所述硬碳材料的制備方法包括：將酚醛樹脂依次進行磷酸處理、固化處理、炭化處理和粉碎處理。本發明以酚醛樹脂為前驅體，用磷酸進行改性處理，再進行固化、炭化、粉碎處理，得到硬碳材料，再采用瀝青作為前驅體對硬碳材料進行表面包覆處理，得到硬碳復合材料；該方法簡單，條件溫和可控，得到的硬碳復合材料可賦予電池優異的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體而言，涉及一種硬碳復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

石墨負極材料比容量已經到達極限、不能滿足大型動力電池所要求的持續大電流放電能力等。因此業界也開始把目光投向非石墨類材料，比如硬碳和其它非碳材料。硬炭負極材料具有明顯高于石墨類負極材料的比容量、穩定的循環性能和優異的快速充放電性能以及低溫特性等諸多優點，因此開發高倍率容量的硬炭材料成為該領域的研究熱點。然而硬碳負極材料首次效率低，不可逆容量大，因此要制備高倍率性能的硬碳負極材料，必須對其改性處理。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種硬碳復合材料的制備方法，以解決現有技術中硬碳材料的首次效率低，不可逆容量大的技術問題。本發明硬碳復合材料的制備方法簡單，條件溫和可控，得到的硬碳復合材料具有更好的容量保持性能和庫倫效率。

本發明的另一個目的在于提供一種如上所述的硬碳復合材料的制備方法得到的硬碳復合材料。

本發明的另一個目的在于提供一種負極，包括如上所述的硬碳復合材料。

本發明的另一個目的在于提供一種鋰離子電池，包括如上所述的負極。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種硬碳復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將硬碳材料與瀝青的混合物于惰性氣體條件下進行熱處理；

所述硬碳材料的制備方法包括：將酚醛樹脂依次進行磷酸處理、固化處理、炭化處理和粉碎處理。

優選地，所述瀝青包括煤瀝青、中間相瀝青和石油瀝青中的至少一種；

優選地，所述煤瀝青包括中溫煤瀝青、低溫煤瀝青和高溫煤瀝青中的至少一種；

優選地，所述酚醛樹脂、所述磷酸和所述瀝青的質量比為(290～300):(15～90):(10～30)。

優選地，所述熱處理包括：將溫度由室溫升至溫度為600～1200℃，并于600～1200℃的條件下進行保溫處理；

優選地，所述升至溫度為600～1200℃的升溫速率為0.5～5℃/min；

優選地，所述保溫處理的時間為2～5h。

優選地，所述酚醛樹脂與醇溶劑混合后再進行所述磷酸處理；

優選地，所述磷酸處理的時間為3～8h；

優選地，將所述磷酸處理后的混合體系進行固液分離，所述固液分離后的液相進行所述固化處理。

優選地，所述磷酸處理的過程中加入交聯劑；

優選地，所述交聯劑包括苯甲醛、己二酸和六次甲基四胺中的至少一種；

優選地，所述酚醛樹脂和所述交聯劑的質量比為(290～300):(10～30)；

優選地，所述固化處理的溫度為50～80℃，所述固化處理的時間為2～24h。