[发明专利]一种硬碳复合石墨负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，特别是涉及一种硬碳复合石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，将中间相碳微球和消解剂混合得到组分A，然后在100‑300℃温度下消解1‑10h，反复洗涤，使得消解后混合物料PH＝6‑7，然后放入100℃干燥箱中干燥5h，制备碳骨架球形石墨；步骤二，将硬碳前驱体和步骤一得到的碳骨架混合，然后转移到惰性气氛保护的300‑800℃高温融合设备内融合1‑5h，冷却得到组分B；步骤三，将组分B放入碳化设备中，通入惰性气氛，碳化温度在850‑1400℃下碳化1‑10h，冷却室温后过筛，得到硬碳复合石墨负极材料；本发明还提供一种硬碳复合石墨负极材料，该材料的容量提升明显，倍率性能好；而且该方法简单，成本低，非常适合大规模生产运用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，特别是涉及一种硬碳复合石墨负极材料及其制备方法。

背景技术

石墨类碳材料由于具有成本低、能量密度高等优势，一直占据着整个锂离子电池负极材料市场的主导地位，它依靠的是在电化学体系锂离子在石墨层的脱嵌：6C+xLi+→Li_xC₆(0x1)，理论容量是372mAh/g。

近年来新能源负极材料。硬碳具有更高的容量和优异的倍率性能，一直是研究的热点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种硬碳复合石墨负极材料，容量提升明显，倍率性能好。

本发明还提供一种硬碳复合石墨负极材料的制备方法，工艺简单，成本低，非常适合大规模生产运用。

本发明采用如下技术方案：

一种硬碳复合石墨负极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将中间相碳微球和消解剂混合得到组分A，然后在100-300℃温度下消解1-10h，反复洗涤，使得消解后混合物料PH＝6-7，然后放入100℃干燥箱中干燥5h，制备碳骨架球形石墨；

步骤二，将硬碳前驱体和步骤一得到的碳骨架混合，然后转移到惰性气氛保护的300-800℃高温融合设备内融合1-5h，冷却得到组分B；

步骤三，将组分B放入碳化设备中，通入惰性气氛，碳化温度在850-1400℃下碳化1-10h，冷却室温后过筛，得到硬碳复合石墨负极材料。

对上述技术方案的进一步改进为，步骤一得到的碳骨架是石墨化碳，形貌类针叶状，组成的球形石墨具有空隙；步骤二，通过高温融合，硬碳前躯体软化渗透到由针叶状碳骨架组成的球形石墨空隙中；步骤三得到的硬碳包覆碳骨架球形石墨的复合碳负极材料具有致密结构，碳骨架组成的球形空隙被硬碳填充，组成一个致密的硬碳和石墨碳固溶的球形复合碳负极材料。

对上述技术方案的进一步改进为，所述碳骨架的石墨化度在80-100％，硬碳为碳骨架质量的10-60wt％。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤一中，所述中间相碳微球的粒径为8-20μm，该中间相碳微球的碳含量≥75wt％。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤一中，所述中间相碳微球和消解剂的质量比为100：(10-100)。

对上述技术方案的进一步改进为，所述消解剂为浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸、王水、喹啉、甲苯、吡咯中的一种或多种；所述硬碳前驱体为酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、氧化沥青一种或多种，所述硬碳前驱体和碳骨架的质量比值为(20-80):100。

对上述技术方案的进一步改进为，在所述步骤二中，所述高温融合设备为高温融合机、高温反应釜、高温滚筒炉、高温CVD炉中的一种。