一种改性硬炭材料、制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114195123A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111654165.7(22)申请日2021.12.30(71)申请人上海杉杉新材料有限公司地址200131上海市浦东新区自由贸易试验区临港新片区新杨公路860号10幢(72)发明人范拯华张秀云王晓阳胡国志陈兵帅潘福森(74)专利代理机构上海弼兴律师事务所31283代理人余化鹏邹玲(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种改性硬炭材料、制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种改性硬炭材料、制备方法及其应用。改性硬炭材料的制备方法，其包括以下步骤：将树脂、微晶石墨、含氮化合物和有机溶剂进行混合、第一粉碎、预氧化、第二粉碎和碳化处理，混合的温度为200‑400℃；预氧化的温度为150‑450℃；第一粉碎后和第二粉碎后的物料粒径均为3‑12μm；即可。本发明改性硬炭材料的制备方法原料来源丰富，收率高、成本低且安全可靠、工艺简单、适于工业化生产；制得的改性硬炭材料的首次充放电比容量高、不可逆容量较小、首次效率较高，且倍率性能较好。CN114195123ACN114195123A权利要求书1/2页1.一种改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将树脂、微晶石墨、含氮化合物和有机溶剂进行混合、第一粉碎、预氧化、第二粉碎和碳化处理，所述混合的温度为200‑400℃；所述预氧化的温度为150‑450℃；所述第一粉碎后和所述第二粉碎后的物料粒径均为3‑12μm；即可。2.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述树脂与微晶石墨、含氮化合物的质量比为1：(0.1‑0.5)：(0.05‑0.2)，例如1：0.2：0.1；和/或，所述树脂的残炭值为大于40％；较佳地为石油树脂、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种；和/或，所述树脂的粒径D50为3‑7μm；和/或，所述微晶石墨的纯度为99.5％‑99.9％；和/或，所述微晶石墨的粒径D50为2‑7μm，较佳地为3‑5μm；和/或，所述含氮化合物为尿素、磷酸氢氨、PVP、三聚氰胺、聚丙烯腈和聚苯胺中的一种或多种；所述PVP的数均分子量较佳地为24000～58000；所述聚丙烯腈的数均分子量较佳地为149000～151000；所述聚苯胺的数均分子量较佳地为大于15000；和/或，所述有机溶剂为洗油、甲苯、苯和四氢呋喃中的一种或多种。3.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为250‑350℃，例如300℃；和/或，所述混合的方法为，将所述树脂先和所述有机溶剂混合，再加入所述微晶石墨和所述含氮化合物混合；和/或，所述混合的设备为包覆釜或者热VC机。4.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，在所述混合后，还包括干燥；其中，所述干燥的方式较佳地为真空干燥、鼓风干燥或喷雾干燥；所述干燥的温度较佳地为80‑100℃；所述干燥的时间较佳地为8‑10h；所述干燥后的混合物较佳地为固体状态。5.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述第一粉碎后的物料的粒径D50为3‑7μm；和/或，所述第二粉碎后的物料的粒径D50为3‑7μm；和/或，所述第一粉碎或所述第二粉碎使用的设备为机械磨粉碎机、气流磨粉碎机或低温粉碎机，较佳地为低温粉碎机。6.如权利要求1所述的改性硬炭材料的制备方法，其特征在于，所述预氧化的温度为200‑400℃，例如300℃；和/或，所述预氧化的时间为1‑24h；和/或，所述预氧化在空气气氛下进行；和/或，所述碳化处理的温度为900‑1300℃，例如1000℃；和/或，所述碳化处理的时间为2‑6h，例如4h；和/或，所述碳化处理的设备为管式炉、箱式炉、推板窑或辊道窑。7.一种改性硬炭材料，其由权利要求1‑6任一项所述的改性硬炭材料的制备方法制得。8.如权利要求7所述的改性硬炭材料，其特征在于，所述改性硬炭材料的粒径D50为3‑8μm，振实密度为0.80‑0.99g/cm3。2CN114195123A权利要求书2/2页9.如权利要求8所述的改性硬炭材料，其特征在于，所述改性硬炭材料的粒径D50为7.5μm，振实密度为0.97g/cm3；或，所述改性硬炭材料的粒径D50为5.8μm，振实密度为0.88g/cm3；或，所述改性硬炭材料的粒径D50为3.2μm，振实密度为0.91g/cm3。10.一种如权利要求7～9任一项所述的改性硬炭材料在锂离子或钠离子电池作为负极活性材料的应用。3CN114