[发明专利]一种多元碳基快充负极复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多元碳基快充负极复合材料，其特征在于，其具有核壳结构，内核为掺杂氮元素和锡元素的石墨颗粒和硬碳复合体，外壳为碳纳米管和无定型碳复合层，以复合材料的总重量计，外壳所占的质量百分比为1％～6％。

2.根据权利要求1所述的多元碳基快充负极复合材料，其特征在于，内核中硬碳和石墨颗粒的质量比为1～4:3～6，以内核的总重量计，氮元素的掺杂质量百分比为0.2％～3.3％，锡元素的掺杂质量百分比为0.5％～4.0％。

3.根据权利要求1所述的多元碳基快充负极复合材料，其特征在于，以外壳的总重量计，其中碳纳米管和无定型碳的质量比为0.5～2:1～5。

4.根据权利要求1所述的多元碳基快充负极复合材料，其特征在于，所述复合材料的粒径为8～20μm。

5.一种多元碳基快充负极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

内核的制备：向硬碳前驱体的有机溶液中加入人造石墨、硅烷偶联剂、氮源和锡源，于100～200℃密闭反应1～6h，过滤、干燥、粉碎，得到掺杂氮和锡的石墨-硬碳前驱体材料，即为内核；

外壳的制备：将掺杂氮和锡的石墨-硬碳前驱体材料与催化剂、粘结剂混合，以甲烷和惰性气体混合气置换后，持续通入混合气，升温至600～1000℃保温反应1～6h，在内核表面生长碳纳米管，粘结剂裂解生成无定型碳，之后进行高温石墨化，得到所述多元碳基快充负极复合材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硬碳前驱体选自椰壳、淀粉、酚醛树脂、糠醛树脂和环氧树脂中的至少一种；有机溶剂选自四氯化碳、N-甲基吡咯烷酮、环己烷和二甲苯中的一种；硬碳前驱体在有机溶液中的质量浓度为1～10wt％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备内核时各物质的质量比为：硬碳前驱体:人造石墨:硅烷偶联剂:氮源:锡源＝10～40:30～60:0.5～2:1～5:1～5。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷中的一种；所述氮源选自尿素、三聚氰胺、苯胺、吡咯中的一种；所述锡源选自二氯化锡、四氯化锡和氧化锡中的一种。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备外壳时各物质的质量比为：掺杂氮和锡的石墨-硬碳前驱体材料:催化剂:粘结剂＝100:0.5～2:1～5。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为纳米铁、纳米钴和纳米镍中的一种，粒径为100～1000nm。