一种硬碳负极材料的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115504452A(43)申请公布日2022.12.23(21)申请号202211397692.9H01M4/04(2006.01)(22)申请日2022.11.09H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人江苏传艺钠离子电池研究院有限公司地址225000江苏省扬州市高邮市城南经济新区兴区路138号-2(72)发明人邹伟民康书文张维民邹嘉逸吉跃华(74)专利代理机构合肥正则元起专利代理事务所(普通合伙)34160专利代理师杨凯(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种硬碳负极材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种硬碳负极材料的制备方法，属于电池负极材料技术领域，包括以下步骤：在氮气保护下，向粉碎后的高温煤系沥青中加入含磷交联剂，搅拌升温至210℃交联反应4‑5h，然后加入氧化剂，在氧气氛围中，保温搅拌反应2‑3h，得到改性沥青熔融液；将改性沥青熔融液通过喷雾冷却造粒得到微球基质，氮气气氛下，将微球基质在炭化炉中预炭化，再升温至1100℃保温处理，得到沥青炭化物；氮气氛围下，将沥青炭化物和包覆物的前驱体混合后在500‑600℃下保温处理4h，经过石墨化，得到硬碳负极材料，本发明所得的硬碳负极材料的首次充放电效率高达90.3％，循环寿命大于3500次。CN115504452ACN115504452A权利要求书1/1页1.一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、在氮气保护下，向粉碎后的高温煤系沥青中加入含磷交联剂，搅拌升温至210℃交联反应4‑5h，然后加入氧化剂，在氧气氛围中，保温搅拌反应2‑3h，得到改性沥青熔融液；第二步、将改性沥青熔融液通过喷雾冷却造粒，得到微球基质，氮气气氛下，将微球基质在炭化炉中300℃下预炭化2‑3h，再升温至1100℃保温处理3h，之后自然冷却至室温，得到沥青炭化物；第三步、氮气氛围下，将沥青炭化物和包覆物的前驱体加入混合机中，混合后转移至箱式电阻炉中，升温至500‑600℃，保温处理4h，冷却至室温后，经过石墨化处理，得到硬碳负极材料。2.根据权利要求1所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，含磷交联剂通过以下步骤制成：氮气保护下，将活化植酸酯、对羟基苯甲醛、碳酸钾和四氢呋喃混合，升温至70℃搅拌反应48h，得到含磷交联剂。3.根据权利要求2所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，活化植酸酯、对羟基苯甲醛、碳酸钾和四氢呋喃的用量比为6.8‑7.4g：8.5‑8.8g：9.95g：200‑250mL。4.根据权利要求2所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，活化植酸酯由以下步骤制成：将植酸水溶液和2‑氯乙醇加入三口烧瓶中，升温至回流反应3‑5h，反应结束后，旋干，得到活化植酸酯。5.根据权利要求4所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，植酸和2‑氯乙醇的摩尔比为1：8‑10。6.根据权利要求1所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，含磷交联剂用量为高温煤系沥青质量的8.5‑9.2％。7.根据权利要求1所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，氧化剂为过硫酸铵。8.根据权利要求1所述的一种硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包覆物的前驱体为油系沥青或环氧树脂。2CN115504452A说明书1/4页一种硬碳负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于电池负极材料技术领域，具体地，涉及一种硬碳负极材料的制备方法。背景技术[0002]锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，成为化学电源的主要发展趋势，受到业界的广泛关注，作为活性物质的正负极材料对锂离子电池的性能起着决定性作用，目前，商业化的锂离子正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰三元材料等，商业化的锂离子负极材料主要是以石墨为主的传统碳材料，随着消费市场对锂离子电池充放电倍率性能和循环寿命要求的不断提高，传统的石墨负极材料已经无法满足进一步改善商业化锂离子性能的需要。[0003]在众多负极碳材料中，硬碳材料由于具有相互交错的无序层状结构，因此可以增加锂离子的脱嵌‑吸脱附路径，使得锂离子电池的充放电速率显著增大，但是其容量和倍率性能仍不理想，需要进一步改性，磷由于其相对较低的电负性、高理论容量和较高的供电子能力而成为一种重要的掺杂剂，磷掺杂是提高碳材料倍率性能以及容量的一种有效方法，但是现有磷掺杂硬碳负极材料中的磷掺杂量低，且分布不均，对硬碳容量和倍率性能改善不明显。发明内容[0004]为了解决背景技术中提到的技术问题，