[发明专利]一种长寿命高首效硬碳复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法，包括将硬碳添加到氨基化离子液体中分散均匀后，添加羧基化离子液体、催化剂，分散均与后，在高压反应釜中进行化学反应，过滤、真空干燥，碳化得到。本发明能提升硬碳的首次效率及其功率性能，循环性能的。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体的说涉及一种长寿命高首效硬碳复合材料，同时还涉及该长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法。

背景技术

硬碳是一种难石墨化的无定形碳，层间距较石墨负极大，具有良好的快速充放电性能，尤其具有优异的低温充放电性能。但是由于硬碳高的比表面积及其材料自身的多孔结构，造成其材料的首次效率偏低，比容量偏低，而改善其硬碳材料首次效率的措施之一是进行材料表面包覆，目前的包覆主要是通过在材料表面包覆无定形碳提升材料的首次效率，但其存在导电率差，首次效率提升幅度有限。比如中国专利202111141095.5公开了一种改性硬碳复合材料及其制备方法和应用，其主要通过使用纳米碳化钛，在硬碳表面包覆碳化钛及无定形碳，依靠钛自身层间距大、离子导电性高、比容量高的特性提升改性硬碳复合材料的快充性能及其低温性能，同时外层包覆的碳化钛能够降低内核硬碳的比表面积，提升改性硬碳复合材料的首次效率；但是其提高幅度不大，且包覆层与内核硬碳的结合力偏差，影响后期的循环性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种能提升硬碳的首次效率及其功率性能，循环性能的长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法。

本发明的一种长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硬碳添加到氨基化离子液体中，搅拌均匀后，配制成质量浓度为20wt％氨基化离子液体包覆硬碳溶液；

(2)按氨基化离子液体：羧基化离子液体质量比为＝1:1，将氨基化离子液体包覆硬碳溶液添加到羧基化离子液体中，搅拌均匀后，添加催化剂继续搅拌，之后转移到高压反应釜中，在温度为120～200℃反应1～6h，真空过滤，80℃真空干燥24h，得到离子液体包覆硬碳复合材料；

(3)将离子液体包覆硬碳复合材料转移到管式炉中，以升温速率为1～5℃/min升温到700～1100℃保温1～6h，即得硬碳复合材料。

上述的一种长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法，其中：步骤(1)中所述的氨基化离子液体为1-胺丙基-3-甲基咪唑硝酸盐，1-胺丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，1-胺丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-胺丙基-3-甲基咪唑溴盐，1-胺乙基-3-甲基咪唑硝酸盐，1-胺乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，1-胺乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种。

上述的一种长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法，其中：步骤(1)中所述的羧基化离子液体为1，2-二甲基-3-羟乙基咪唑对甲基苯磺酸盐，1，2-二甲基-3-羟乙基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，1，2-二甲基-3-羟乙基咪唑六氟磷酸盐，1，2-二甲基-3-羟乙基咪唑四氟硼酸盐，1-羟乙基-2，3-二甲基咪唑氯盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑对甲基苯磺酸盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑二腈胺盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑高氯酸盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑硝酸盐，1-羟乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种。

上述的一种长寿命高首效硬碳复合材料的制备方法，其中：步骤(1)中所述的催化剂为双氧水。