适合于动力与储能电池用的硬碳材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种适合于动力与储能电池用的硬碳材料及其制备方法，要解决的技术问题是提高锂离子电池的大倍率充放电性能。本发明具有硬碳基体，硬碳基体外包覆有包覆物，硬碳基体表面具有蜂窝开孔结构。制备方法包括以下步骤：浸泡、洗涤、除水烘干、低温预烧、粉碎、热解、粉碎、包覆。本发明与现有技术相比，硬碳材料可逆比容量大于450mAh/g，首次循环库仑效率大于81％，在60℃环境下，0.2C循环300次容量保持率大于97％，在-30℃环境下，0.2C循环100次容量保持率大于88％，具有优良的嵌、脱锂能力和循环稳定性，制备工艺简单，适用于锂离子动力电池、各类便携式器件、电动工具用锂离子电池负极材料。

主权项

一种适合于动力与储能电池用的硬碳材料的制备方法，包括以下步骤：一、按每100克干植物原料加入80～300ml酸或碱，浸泡3～50h；所述植物原料为花粉、稻谷壳、甘蔗杆、核桃壳、竹子、酒糟和木屑的一种以上，所述酸为氢氟酸、硼酸、硫酸、盐酸或硝酸，碱为氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化钠；二、洗涤，用纯水洗涤，转速800～1400r/min，时间8～30min；三、除水烘干，在80～140℃条件下烘干10～40h，自然降温至室温；四、低温预烧，以0.1～10℃/min的升温速度到200～500℃，低温预烧3～20h，在炉内自然降温至室温；五、粉碎，得到粒度为1～60μm的粉末；六、以0.1～10℃/min的升温速度到500～1300℃，热解1～10h，炉内自然降温至室温；七、粉碎或球磨，得到粒度为2～65μm的硬碳基体；八、按硬碳基体前驱物质量的1～25%，在硬碳基体中加入包覆物的前躯体，以1000～4500r/min的转速，混合2～40min，然后以0.1～10℃/min的升温速度到400～1300℃，时间为1～24h，进行热解处理，在炉内自然降温至室温，得到适合于动力与储能电池用的硬碳材料；所述包覆物的前躯体为有机物环氧树脂、酚醛树脂、羧甲基纤维素、沥青、乙基甲基碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺、聚乙炔、聚对苯、聚苯胺、聚吡咯、聚并苯、聚间苯二胺、聚噬吩、聚对苯撑乙烯、聚噻吩、聚丙烯晴、聚酰亚胺和聚苯硫醚的一种以上。