[发明专利]一种改性硬炭负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将酚单体溶解于去离子水中，调节PH为碱性，记为A溶液；(2)向A溶液中加入一定比例的醛单体，搅拌均匀得到B溶液，并通过缩聚反应得到酚醛树脂凝胶；(3)将所述酚醛树脂凝胶放入加热反应釜内并在50～80℃温度下进行交联老化反应，交联老化反应时间为4～12小时，降温至室温进行真空干燥和粗碎处理得到酚醛树脂；(4)将所述酚醛树脂在惰性气体保护下在500～800℃温度下进行预碳化处理，所述预碳 化时间为0.5～6小时，温度降至室温后经粉碎得到硬炭前驱体；(5)将活性锂化物负载到所述硬炭前驱体中，再在惰性气体保护下在1000～1350℃温度下碳化处理，所述碳化时间为1～6小时，温度降至室温后过筛即得改性硬炭，所述活性锂化物为水溶性锂化物和/或醇溶性锂化物，所述活性锂化物为甲酸锂、醋酸锂、草酸锂、硝酸锂、柠檬酸锂、硼酸锂、偏硼酸锂、二草酸硼酸锂、硫酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂、丁基锂、苯基锂、苯甲酸锂和氢氧化锂中的一种以上；所述改性硬炭负极材料的平均体积粒径D50为8～15μm，比表面积为2～7m²/g。

2.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述酚单体为带有1个及以上酚羟基的芳香化合物，优选苯酚、间苯二酚、邻苯二酚和间苯三酚中的1种或至少2种的组合；所述A溶液的pH值大于7。

3.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述醛单体为含有1个及以上醛基的化合物，优选甲醛、苯甲醛、糠醛、对苯二甲醛中的1种或至少2种的组合；所述醛单体与酚单体的摩尔比为1～3:1。

4.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌速率不低于100rpm，搅拌时间为0.5～1小时；所述缩聚反应的温度为40～60℃，所述缩聚反应时间为2～8小时。

5.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述真空干燥是在真空干燥箱中处理，所述干燥温度为80～120℃，所述干燥时间为4～12h；所述粗碎采用粉碎机处理，过60目以上的筛网，取筛下料。

6.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述粉碎采用气流磨粉碎或机械磨粉碎或流化床磨粉碎或球磨处理；所述粉碎终点条件为粉体体积平均粒径0.2～80μm。

7.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述过筛为过80目以上的筛网，取筛下料。

8.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，所述负载方法采用溶液浸渍法，具体是将活性锂化物与硬炭前驱体按一定质量比混合后溶解分散于水中，在50～80℃下搅拌反应2～6小时后除去溶剂，得到锂化物负载改性的硬炭前驱体，所述活性锂化物与硬炭前驱体的质量比为1～10:100；所述硬炭前驱体在水中的固含量小于等于60％。

9.根据权利要求1所述的改性硬炭负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)、步骤(4)及步骤(5)中所述室温的范围为0～50℃；步骤(4)及步骤(5)中所述惰性气体为氮气、氦气和氩气中的1种或至少2种的组合。

10.一种改性硬炭负极材料，其特征在于，采用如权利要求1～权利要求9任一项所述的改性硬炭负极材料的制备方法制得，所述改性硬炭负极材料的0.1C首次可逆容量为400mAh/g以上，0.1C首次充放电效率为86％以上,1C100次循环保持率大于95％。