一种超级电容电池用碳类复合负极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种高倍率锂离子电池以及超级电容电池用碳类复合负极材料的制备方法。所述制备方法包括具有大孔-中孔-微孔三维层次孔多孔炭外壳在表面纳米化内核上的包覆、金属颗粒在外壳表面的掺杂以及低电位化处理三个步骤。通过模板法实现在内核上包覆三维层次孔多孔炭外壳；通过浸渍、化学镀以及物理混合方法实现金属颗粒在外壳表面的掺杂；通过电化学预掺锂实现对复合碳材料进行低电位化处理。本发明工艺方法简单、操作方便、所制备的材料具有核-壳结构，且掺杂有金属元素，同时兼具良好的双电层储能与锂离子脱/嵌储能特性、可有效提高锂离子电池的大倍率性能及功率密度；可满足超级电容电池对负极材料的锂离子储能和双电层储能的双重要求；可作为高性能锂离子电池负极；具有良好的大倍率充放电性能；产业化前景良好。

主权项

一种超级电容电池碳类复合负极材料的制备方法，包括下述步骤：第一步：内核材料表面包覆三维层次孔结构多孔碳外壳1）、内核材料选择：取表面纳米化的石墨作为内核；2）、前驱体制备：将所述内核材料与粒径为1‑100nm的模板剂、有机溶剂、碳源充分混合后，于50‑100℃低温蒸干，得到前驱体；3）、前驱体炭化：将所制备的前驱体在保护气氛下，先按1‑10℃/min的升温制度，加热至200‑400℃，恒温2‑5h，然后按1‑5℃/min的升温制度加热至600‑800℃，恒温2‑10h；然后随炉冷却；得到内核材料上包覆有微孔的三维层次孔外壳的核壳材料；4）、去除模板剂：根据所使用模板剂，在常温下采用溶解或腐蚀的方法去除炭化前驱体上的模板剂；5）、前驱体部分石墨化：将去除了模板剂的前驱体置于惰性气体保护气氛炉或真空炉中，加热至2000‑2500℃，保温0.5‑10h，使表面壳层的石墨化度介于10‑80％之间；第二步：壳层表面掺杂金属颗粒将第一步所得产物通过化学镀或物理混合的方法掺杂占壳层质量1％‑10％的Li、Mg、Ni、Ag、Zn、Cu、Al中的至少一种金属元素；第三步：将第二步所得产物通过电化学接触预掺锂的方法在核壳材料中掺入占其质量0.25％‑1.25％的锂离子，实现低电位化。