[发明专利]一种硬碳复合材料及其制备方法、锂离子电池

权利要求书

1.一种硬碳复合材料，其特征在于，所述硬碳复合材料具有核壳结构，所述核壳结构的内核包括掺杂磷的硬碳材料，所述核壳结构的外壳包括锂盐和无定形碳；

所述掺杂磷的硬碳材料的表面还生长有碳纳米管；

所述硬碳复合材料的形状为球体；

所述硬碳复合材料的制备方法包括如下步骤：

（a）、将酚类化合物、醛类化合物、磷源、碱性催化剂和溶剂混合，进行水热反应，待反应完成后进行固液分离，得到掺杂磷的酚醛树脂材料；

（b）、将步骤（a）得到的所述掺杂磷的酚醛树脂材料浸入含有催化剂的有机溶剂中，然后进行固液分离，得到固体物料，再向其中通入碳源气体进行气相沉积，在所述掺杂磷的酚醛树脂材料的表面生长碳纳米管，得到内核；

（c）、将步骤（b）得到的所述内核与含有锂盐的有机溶剂混合后固液分离，然后将所述固液分离后的固体物料在惰性气氛下进行碳化，得到所述硬碳复合材料；

步骤（a）中，所述酚类化合物、醛类化合物、磷源、碱性催化剂和溶剂的质量比为50~100：90~110：1~5：50~500：900~1100；

步骤（a）中，在所述进行水热反应的过程中，混合物料的温度为50~200℃；

步骤（a）中，所述水热反应过程中环境体系的压强为1~5MPa；

步骤（b）中，所述催化剂与所述掺杂磷的酚醛树脂材料的质量比为1~10：100；

步骤（b）中，所述气相沉积的温度为700~1000℃；所述气相沉积的时间为1~6h；

步骤（c）中，所述锂盐和所述内核的质量比为1~10：100；

步骤（c）中，所述碳化的温度为700~1000℃，所述碳化的时间为1~6h。

2.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述硬碳复合材料的粒径为5~20µm。

3.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述核壳结构的外壳和内核的质量比为1~10：90~99。

4.根据权利要求3所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述内核中的含磷化合物的质量占所述内核质量的1%~10%。

5.根据权利要求3所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述外壳中的锂盐和无定形碳的质量比为50~80：20~50。

6.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，所述外壳中还含有氟元素。

7.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述酚类化合物包括苯酚、甲酚、腰果酚、间苯二酚和间氨基酚中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述醛类化合物包括甲醛、乙醛、丁醛、戊醛、己醛和糠醛中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述磷源包括磷酸、磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述碱性催化剂包括氨水、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述溶剂包括乙醇和/或水。

12.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述溶剂包括乙醇和水，且所述乙醇和所述水的体积比为3~5：1。

13.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，所述水热反应的时间为1~6h。

14.根据权利要求1所述的硬碳复合材料，其特征在于，步骤（a）中，在所述固液分离之后，还包括将所述固液分离后的固体物料进行干燥的步骤；所述干燥包括冷冻干燥。