一种多孔硬碳材料及其制备方法和应用.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CN113735095A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202110902423.2(22)申请日2021.08.06(71)申请人深圳市德方纳米科技股份有限公司地址518071广东省深圳市南山区桃源街道福光社区留仙大道3370号南山智园崇文园区1号楼1001(72)发明人裴现一男赵中可孔令涌万远鑫陈心怡谭旗清赖佳宇张莉任望保(74)专利代理机构北京睿阳联合知识产权代理有限公司11758代理人杨金贤景鹏(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01M4/583(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种多孔硬碳材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于电池材料技术领域，具体公开了一种多孔硬碳材料，以及其制备方法和应用。本发明提供的多孔硬碳材料是蜂巢状多孔材料，多孔硬碳材料内部具有纳米大孔、介孔和微孔三级多孔结构；通过将碳源与模板剂混合，制备成固体前驱体；之后所述固体前驱体在惰性气体气氛中高温热处理，进行初步造孔；然后将热处理后的材料破碎成粉末，酸洗进行二次造孔，得到多孔硬碳材料。本发明制得的硬碳材料具有大的层间距以及丰富的三级纳米多孔结构，为锂离子或钠离子的传输提供了更多通道；同时，还为离子嵌入和脱出提供更多的活性位点和储锂或储钠空间，采用本发明硬碳材料制成的二次电池具有高的容量和稳定的循环性能。CN113735095ACN113735095A权利要求书1/1页1.一种多孔硬碳材料的制备方法，其特性在于，包括以下步骤：(1)将碳源与模板剂混合制成固体前驱体；所述碳源为高分子聚合物、石油化工产品、生物质材料中的至少一种；优选地，所述高分子聚合物任意选自聚丙烯腈、酚醛树脂、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚糠醇中的至少一种；所述石油化工产品任意选自天然沥青、煤基沥青、石油基沥青、氧化沥青中的至少一种；所述生物质材料任意选自葡萄糖、淀粉、蔗糖、纤维素、木质素、氨基酸、植物残渣中的任意一种或几种；所述模板剂为高熔点不溶型碳酸盐；优选地，所述模板剂任意选自碳酸钙、碳酸锰、碳酸镁、碳酸锌中的至少一种；(2)将步骤(1)获得的所述固体前驱体在惰性气体气氛中热处理，进行初步造孔；(3)将步骤(2)处理后的材料破碎成粉末，酸洗以进行二次造孔，得到多孔硬碳材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳源与所述模板剂的质量配比为100：(1～30)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热处理的温度为1000～1800℃；优选地，所述热处理采用的升温速率为0.5～10℃/min；和/或，所述热处理的时间为1～10h。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中酸洗采用酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸中的至少一种。5.根据权利要求1～4任一所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中制备所述固体前驱体时，还加入碳源溶解用溶剂。6.一种多孔硬碳材料，其特征在于，所述多孔硬碳材料为蜂巢状多孔硬碳材料，其内部具有三级多孔结构，包括纳米大孔、介孔和微孔结构；其中，所述多孔硬碳材料的粒径为1～200μm，所述纳米大孔结构直径为50～500nm，所述介孔结构直径为2～50nm，所述微孔结构直径≤2nm；优选地，所述多孔硬碳材料由权利要求1～5任一项所述的制备方法制得。7.权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的多孔硬碳材料或者权利要求6所述的多孔硬碳材料在制备二次电池中的应用，优选地，作为二次电池负极材料的应用。8.一种由权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的多孔硬碳材料或者权利要求6所述的多孔硬碳材料制备的二次电池负极片。9.一种二次电池负极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用权利要求1～5任一项所述的制备方法制得的多孔硬碳材料或者权利要求6所述的多孔硬碳材料；和(2)将步骤(1)制备得到的多孔硬碳材料，与导电剂和粘结剂在溶剂存在下按比例混合，以制备二次电池的负极片。10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求8所述的负极片或者权利要求9所述制备方法获得的负极片；优选地，所述二次电池为锂离子电池或钠离子电池。2CN113735095A说明书1/6页一种多孔硬碳材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及电池材料技术领域，特别是涉及二次电池用负极材料，具体涉及一种多孔硬碳材料，以及其制备方法和应用。背景技术[0002]目前商业应用的锂离子电池(LIB)负极材料主要是石墨材料，石墨依靠锂离子在其长程有序的碳层中嵌入/脱出来储存电量。随着锂离子电池技术的逐渐成熟和需求的爆炸性增长，锂材料的消耗一直在不断增加，导致锂价格急剧上涨，寻找锂离子电