一种稀土掺杂硬碳复合材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911373A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211231791.X(22)申请日2022.09.30(71)申请人四川坤天新能源科技有限公司地址629000四川省遂宁市安居区安东大道工业集中区化工园区(72)发明人宋志涛胡志林陈佐川李荣民宋会英(74)专利代理机构河北向往专利代理有限公司13162专利代理师潘星言(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/133(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种稀土掺杂硬碳复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及锂离子电池技术领域，提出了一种稀土掺杂硬碳复合材料及其制备方法，所述稀土掺杂硬碳复合材料为核壳结构，内核为稀土掺杂硬碳，外壳由无定形碳及碳纳米管组成，其制备方法为：S1、将水溶性硬碳前驱体、稀土化合物、分散剂、催化剂混合，得到溶液A；在25‑150℃下，将碳酸盐溶液滴加到溶液A中，搅拌分散，过滤、洗涤、干燥，得到稀土掺杂硬碳前驱体；S2、在氮气保护下，将萘蒸汽通入稀土掺杂硬碳前驱体中，在80‑150℃下反应1‑6h，得到稀土掺杂硬碳内核；S3、在碳源气体作用下，将稀土掺杂硬碳内核在700‑1100℃碳化1‑6h，得到稀土掺杂硬碳复合材料。通过上述技术方案，解决了现有技术中的硬碳材料的首次效率偏低、功率性能偏差的问题。CN115911373ACN115911373A权利要求书1/1页1.一种稀土掺杂硬碳复合材料，其特征在于，所述稀土掺杂硬碳复合材料为核壳结构，内核为稀土掺杂硬碳，外壳由无定形碳及碳纳米管组成。2.根据权利要求1所述的一种稀土掺杂硬碳复合材料，其特征在于，所述外壳的质量为所述稀土掺杂硬碳复合材料质量的1‑10％。3.一种稀土掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将水溶性硬碳前驱体、稀土化合物、分散剂、催化剂混合，得到溶液A；在25‑150℃下，将碳酸盐溶液滴加到溶液A中，搅拌分散，过滤、洗涤、干燥，得到稀土掺杂硬碳前驱体；S2、在氮气保护下，将萘蒸汽通入稀土掺杂硬碳前驱体中，在80‑150℃下反应1‑6h，得到稀土掺杂硬碳内核；S3、在碳源气体作用下，将稀土掺杂硬碳内核在700‑1100℃碳化1‑6h，得到稀土掺杂硬碳复合材料。4.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，水溶性硬碳前驱体为水溶性酚醛树脂、水溶性糠醛树脂、水溶性环氧树脂中的一种；稀土化合物为稀土金属的氯化物或硝酸物；所述稀土金属为锆、镧、铈、镨、钕、钐、镝、钬中的一种或多种；分散剂为木质素磺酸钠、羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种；催化剂为铁、钴、镍的氯化物或铁、钴、镍的硝酸物中的一种。5.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，以质量计，水溶性硬碳前驱体：稀土化合物：分散剂：催化剂：碱＝100：(1‑10)：(0.5‑2)：(0.5‑2)：(1‑10)。6.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，搅拌分散时间为1‑6h。7.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中，碳酸盐溶液的质量浓度为1‑10％，碳酸盐为碳酸钠，碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢氨中的一种。8.根据权利要求3所述的一种稀土掺杂硬碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述S2中，萘与稀土掺杂硬碳前驱体的质量比为10‑50：100。9.一种锂离子电池电极，其特征在于，包括权利要求1‑2任意一项所述稀土掺杂硬碳复合材料，或权利要求3‑8任意一项所述制备方法制备得到的稀土掺杂硬碳复合材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述锂离子电池电极。2CN115911373A说明书1/6页一种稀土掺杂硬碳复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的，涉及一种稀土掺杂硬碳复合材料及其制备方法。背景技术[0002]硬碳是一种难石墨化碳材料，并以其快充、低温性能优异等特性而应用于48V/HEV等领域，但是由于材料的自身能量密度偏低(300mAh/g,1.0g/cm3，80％)限制其在EV等电动汽车的应用。而提升硬碳材料能量密度的措施主要有材料掺杂，包覆，其掺杂物质一方面具有高的能量密度，功率性能，另一方面，掺杂可以实现材料的造孔提升材料储锂功能，提升能量密度，比如申请公布号为CN114678505A的发明专利申请，公开了一种硫磷共掺杂硬碳复合材料，在内核硬碳中掺杂磷原子，利用制备过程中硫磷