一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法，通过在软碳前驱体原料中添加钼酸铵和硝酸钴，在900‑1300℃之间进行碳化，然后自然冷却至室温，制备出高首效的软碳负极材料。通过本发明专利技术方法，消除了软碳负极中单质或离子态硫、单质氮或离子态氮，解决了常规方法制备的软碳负极材料所存在的首效低的问题，大幅提升了比容量。

Soft carbon negative electrode material for lithium ion battery and preparation method thereof

The invention provides a soft carbon cathode material for lithium ion battery and its preparation method, by adding ammonium molybdate and cobalt nitrate in soft carbon precursor materials, carbonization between 900 1300 DEG C, then cooled to room temperature naturally prepared soft carbon anode materials for high efficiency first. Through the method of the invention eliminates the soft carbon anode of elemental sulfur, elemental ions or nitrogen or nitrogen ions, solves the problems of soft carbon anode materials prepared by the conventional method of the first low efficiency problem, greatly enhance the specific capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池材料的制备方法，特别涉及一种用于锂离子电池的软碳负极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池以高容量、高电压、高循环稳定性、高能量密度以及对环境无污染等优异性能倍受青睐。但锂离子电池快充，是目前急需解决的重大关键共性技术。在快速充电材料的研究过程中，大家发现，软碳的晶面间距比石墨要大，具有较好的高倍率充电和低温充电性能，有望实现锂离子电池的快速充电。但是软碳存在着一个显著的不足：首次充放电的不可逆容量高，也即首效低。现有技术中，多是把软碳包覆在天然石墨负极、硅碳负极、硬碳负极等负极材料表面，部分改善原有材料的性能。例如，专利《一种负极活性材料及其制备方法》（201610137500.9）中公开的是在软碳基体及分散于所述软碳基体内的硅颗粒和软碳颗粒表面再包覆一层软碳；专利《一种锂离子电池用负极材料及其负极片》（201510040504.0）中公开的负极材料是由经软碳包覆的天然石墨和人造石墨按照一定质量比混合而成；专利《一种锂离子电池用复合负极材料、制备方法及其应用》（201510569923.3）公开的是通过杂原子掺杂，提升了焦类软碳的容量，同时，将其与石墨材料以质量比为90～40:10～60复合，然后包覆有机物热解碳层，制备得到了碳/碳复合负极材料；专利《一种锂离子电池改性软碳负极材料及其制备方法》（201410855276.8）公开的是在软碳粉末颗粒内部掺杂石墨烯粉末颗粒；专利《一种表面包覆氟化铝的锂离子电池软碳负极材料及其制备方法》（201410834558.X）中公开的是在软碳负极材料表面包覆有氟化铝层；专利《锂离子电池软碳复合负极材料及其制备方法》（201310444961.7）中公开的是软碳材料与石墨形成乱层与层状结构同时存在的复合材料。这些方法都没有涉及到针对软碳材料本身存在的不足（关于首效低）而提出解决办法。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术的不足，大幅提升其比容量，在不改变软碳负极其他性能的前提下，降低软碳负极首次充放电的不可逆容量，提高首效。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种用于锂离子电池的软碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：S1.在原料中加入添加物，均匀混合形成混合物；所述原料为煤焦油、煤沥青、石油渣油、石油沥青、合成树脂、合成沥青中的一种或多种；所述添加物为钼酸铵和硝酸钴，所述添加物为固体粉末或溶于水、醇等中的溶液。S2.将上述混合物加热，在900-1300℃之间进行碳化，然后自然冷却至室温，制备出高首效的软碳负极材料。优选的，所述步骤S1中，添加物与原料的添加比例为，添加物：原料=1：（1～100）（wt%）优选的，所述步骤S1中，采用搅拌的方法进行均匀混合，使钼酸铵和硝酸钴在沥青中分布均匀，所述搅拌的方法为机械搅拌、超声波搅拌、磁共振搅拌中的一种或多种。优选的，在步骤S2中，碳化温度为900-1300℃，升温速度为5-20℃/min，保温时间为2-10h，保护气氛为氮气、氩气等。进一步的，本专利技术要求保护一种用于锂离子电池的软碳负极材料，其特征在于，所述软碳负极材料是通过以上方法制备的软碳负极材料。本专利技术的技术效果如下：申请人通过研究发现，软碳负极中单质或离子态硫、单质氮或离子态氮的存在是导致软碳负极首效低的至关重要的因素。因此，申请人通过在软碳前驱体原料中添加钼酸铵、硝酸钴，然后碳化，得到软碳负极材料。在碳化过程中，原料中存在的单质或离子态硫与钼离子反应生成硫化钼沉淀，铵离子在原料碳化过程中挥发掉；在碳化过程中，原料中存在的单质或离子态氮与钴离子反应生成氮化钴沉淀，硝酸根离子在原料碳化过程中挥发掉。通过本专利技术方法，消除了软碳负极中单质或离子态硫、单质氮或离子态氮，降低软碳负极首次充放电的不可逆容量，解决了常规方法制备的软碳负极材料所存在的的首效低的问题，大幅提升了比容量。具体实施方式下面结合具本实例对本专利技术进一步进行说明。对比例以不添加钼酸铵和硝酸钴的软碳负极材料为对比样（同等工艺条件）。实施例1将钼酸铵：硝酸钴：煤沥青=1:2:10的重量比混合，所述钼酸铵和硝酸钴可以采用固体粉末，也可以采用溶于水、醇等中的溶液，然后采用超声波分散，在氮气保护气氛下，以8℃/min的升温速率升至900℃后保温5h，自然冷却至室温，得到高首效的软碳负极材料。实施例2将钼酸铵：硝酸钴：煤沥青=1:1:90的比例混合，所述钼酸铵和硝酸钴可以采用固体粉末，也可以采用溶于水、醇等中的溶液。然后采用磁共振搅拌分散，在氩气保护气氛下，以15℃/min的升温速率升至1300℃后保温8h，自然冷却至室温，得到高首效的软碳负极材料。将对比例、实施例1、实施例2所制作的软碳负极材料进行测试，其结果如下表所示：从上表对比可知，本专利技术所制作的软碳负极材料，解决了首效低的问题，大幅提升了其比容量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子电池的软碳负极材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1. 在原料中加入添加物，均匀混合形成混合物；所述原料为煤焦油、煤沥青、石油渣油、石油沥青、合成树脂、合成沥青中的一种或多种；所述添加物为钼酸铵和硝酸钴，所述添加物为固体粉末或溶液；S2. 将上述混合物加热，在900‑1300℃之间进行碳化，然后自然冷却至室温，制备出高首效的软碳负极材料。

【技术特征摘要】
2016.12.22 CN 20161119455981.一种用于锂离子电池的软碳负极材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1.在原料中加入添加物，均匀混合形成混合物；所述原料为煤焦油、煤沥青、石油渣油、石油沥青、合成树脂、合成沥青中的一种或多种；所述添加物为钼酸铵和硝酸钴，所述添加物为固体粉末或溶液；S2.将上述混合物加热，在900-1300℃之间进行碳化，然后自然冷却至室温，制备出高首效的软碳负极材料。2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子电池的软碳负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述添加物与原料的重量比为=1：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖志平，皮涛，黄越华，邵浩明，黎剑锋，李能，
申请(专利权)人：湖南星城石墨科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43