[发明专利]一种快充硬碳负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种快充硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将植物系原料热解形成硬碳基体，对所述硬碳基体进行酸改性处理；

(2)将酸改性后的硬碳基体和催化剂混合进行水热反应，加入固化剂，经碳化处理得到硬碳内核负极材料；

(3)将步骤(2)得到的硬碳内核负极材料和表面活性剂溶液混合，加入聚合物单体和过硫酸盐，冰浴反应后得到所述快充硬碳负极材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述植物系原料包括淀粉、葡萄糖、蔗糖、稻谷壳、甘蔗杆或木屑中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述热解的温度为1000～1100℃；

优选地，所述酸改性处理的改性剂包括盐酸、磷酸、氢氟酸、硼酸或硝酸中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述催化剂包括十六烷基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基氧化胺、聚氧乙烯脂肪醇醚或脂肪酸聚氧乙烯甲醚中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述催化剂和硬碳基体的质量比为(1～2.5):100。

4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应的温度为150～300℃；

优选地，所述水热反应的时间为3～8h。

5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固化剂包括甲醛、三聚甲醛、乙醛、糠醛、对苯二甲醛、苯甲醛、苯甲醇或对苯二甲醇中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述碳化反应的温度为700～1200℃，优选为800～1100℃；

优选地，所述碳化反应的时间为3～10h，优选为3～5h；

优选地，所述碳化反应后进行粉碎和过筛；

优选地，所述粉碎包括球磨、机械粉碎或气流粉碎，优选为球磨；

优选地，所述球磨的速度为300～500rpm；

优选地，所述过筛的筛网目数为300～400目；

优选地，所述硬碳内核负极材料的粒径为3～60μm。

6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述表面活性剂溶液的溶质包括十二烷基硫酸钠；

优选地，所述聚合物单体包括吡咯和/或苯胺；

优选地，所述聚合物单体与硬碳基体的质量比为1:(10～50)；

优选地，所述过硫酸盐包括过硫酸铵；

优选地，所述聚合物单体与过硫酸盐的质量比为1:(8～12)。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述冰浴反应后进行过滤和洗涤；

优选地，所述洗涤的洗涤剂包括去离子水和/或无水乙醇；

优选地，所述洗涤的次数为3～5次。

8.一种快充硬碳负极材料，其特征在于，所述快充硬碳负极材料通过如权利要求1-7任一项所述方法制得。

9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包含如权利要求8所述的快充硬碳负极材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求9所述的负极极片。