一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法.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CN108807876A(43)申请公布日2018.11.13(21)申请号201810402456.9(22)申请日2018.04.28(71)申请人福建翔丰华新能源材料有限公司地址350000福建省三明市永安市贡川镇水东园区38号(72)发明人储小敏周鹏伟赵东辉(74)专利代理机构厦门市新华专利商标代理有限公司35203代理人吴成开徐勋夫(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法(57)摘要本发明公开一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，包括有以下步骤：1）掺硼硬碳材料的制备：将聚合物前躯体加入到硼酸溶液中加热、搅拌、过滤、烘干后放入碳化炉中碳化得到硬碳材料；2）软碳包覆的硬碳材料的制备：将硬碳材料与沥青按一定质量比混合均匀后加入到立式釜中升温至900℃恒温2h，再石墨化处理；3）复合材料的制备：将步骤2）中所得到的包覆后的硬碳材料与有机碳源以质量比为100：（5-15）混合，在氮气保护下以5-20℃/min的升温速率升温至600-1000℃，恒温2-5h。本发明方法通过对聚合物热解炭的一系列改性，包括掺硼，包覆沥青，混合有机碳源等方法，以获得一种经济、可逆容量高、循环性能好的改性碳材料，并能应用于锂离子电池负极材料。CN108807876ACN108807876A权利要求书1/1页1.一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：1）掺硼硬碳材料的制备：将聚合物前躯体加入到硼酸溶液中并用磁力加热搅拌3h后过滤烘干；将烘干后的聚合物放入碳化炉中，在氩气保护下，以5-8℃/min的升温速率加热至450℃，保温2h，接着以1-3℃/min的升温速率加热至800-1300℃，保温6-9h后自然冷却至室温得到硬碳材料；再将硬碳材料进行球磨，过300目筛子，得到D50为8-10um的硬碳材料；2）软碳包覆的硬碳材料的制备：将硬碳材料与沥青按质量比100：（10-30）混合均匀后加入到立式釜中，在氮气保护下，以500r/min的转速、5-10℃/min的升温速率升温至900℃，恒温2h，再以10℃/min的升温速率升高至2300-2800℃进行石墨化处理，当温度升至2300℃时，将保护气体换成氯气，得到被沥青包覆的硬碳材料；再将沥青包覆的硬碳材料进行粉碎整形，得到粒径为10-20um的硬碳材料；3）复合材料的制备：将步骤2）中所得到的包覆后的硬碳材料与有机碳源以质量比为100：（5-15）混合，在氮气保护下以5-20℃/min的升温速率升温至600-1000℃，恒温2-5h，再冷却至室温；然后再经过粉碎、筛分，得到粒径10-20um的复合材料。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述聚合物是聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的一种。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，使用的是8wt%的硼酸，且硼酸作为一种石墨化促进剂，将硬碳材料趋向石墨化。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，使用的沥青是软化点位110℃的精制沥青，且最佳包覆量为25%。5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中当温度到达2300℃时，使用氯气作为保护气体，除去碳材料中的杂质。6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)所使用的有机碳源包括葡萄糖、果糖、蔗糖经过水热法制备的硬碳微球。2CN108807876A说明书1/6页一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及负极材料领域技术，尤其是指一种锂离子电池用改性碳负极材料的制备方法。背景技术[0002]随着人们对手机、电脑、汽车等产品的要求的越来越高，电池行业也得到了迅猛发展，尤其是以锂离子电池为代表的二次电池自70年代实现商业化以来，热度始终不减。1999年索尼率先以聚糠醛树脂聚合物制备了锂离子电池负极材料，使得锂离子电池负极材料来源进一步拓宽。应用在锂离子电池中的负极材料众多，锂离子电池作为一种新能源的开发和研究备受关注，具有无法匹敌的显著优势，例如：可使用的正负极材料多，能量密度高、工作电压高、使用寿命长、自放电效率低、安全等等，但是锂离子电池自身也具有一定的局限性，以应用最广泛的石墨负极材料为例，可逆容量低、循环性能不稳定、生产成本高、大电