一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，包括步骤一，原料处理；步骤二，前驱体制备；步骤三，预烧粉碎；步骤四，包覆物热解；其中上述步骤一中，选取含碳元素的石墨、煤炭、木材或热塑性树脂为原料，将原料进行清洗，再烘干，得到干燥原料；其中上述步骤二中，将热塑性树脂在空气中常温固化5～45h，得到固态前躯体；由于硬碳以其无规排序所具有的较高容量、低造价和优良循环性能，将硬碳制备为负极材料，提高了电池的容量，利于使用；在硬碳负极材料的制备过程中通入少量二氧化碳消耗碳材料，使得制得的硬碳负极材料碳晶格短程有序，长程无序，提高了该硬碳负极材料的化学性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法


[0001]本专利技术涉及电池负极材料制备方法
，具体为一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法。

技术介绍

[0002]由于电子设备的日益增多和电动车的快速发展，市场上对于一些电子设备和电动车用电池负极材料的加工制备方法的使用有了一定的要求；但是，现有的电池比容量较低，不能满足使用要求，且现有的电池负极材料制备成本较高，不利于推广使用；因此，现阶段专利技术出一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法是非常有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出比容量较低以及直奔成本较高的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，包括步骤一，原料处理；步骤二，前驱体制备；步骤三，预烧粉碎；步骤四，包覆物热解；
[0005]其中上述步骤一中，选取含碳元素的热塑性树脂为原料，将原料进行清洗，再烘干，得到干燥原料；
[0006]其中上述步骤二中，将热塑性树脂在空气中常温固化5～45h，得到固态前躯体；
[0007]其中上述步骤三中，在高温炉中将步骤二中制得的前躯体以0.3～2℃/min的升温速度升温到150～500℃，然后低温预烧5～24h，然后自然降温至室温；然后以0.3～10℃/min的升温速度升温到560～1500℃，热解0.5～7.5h，自然降温至室温，制得硬碳；然后将硬碳进行球磨粉碎，得到粒度为1～60μm的粉末状硬碳基体；
[0008]其中上述步骤四中，在硬碳基体中按硬碳基体前驱物质量的1～15％，加入包覆物的前躯体，以1400～3500r/min的转速混合20～50min，然后在高温炉中以1～7℃/min的升温速度升温到500～1600℃，时间为3～8h，进行包覆物热解处理，自然降温至室温，得到锂离子电池复合硬碳负极材料。
[0009]优选的，所述步骤一中，热塑性树脂为丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂、酚醛树脂和聚甲醛的一种或多种。
[0010]优选的，所述步骤二中，固化时，在热塑性树脂中添加质量比为0
‑
75％的固化剂；固化剂为己二胺、间苯二胺、苯胺甲醛树脂、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸酐和苯磺酸的一种或多种。
[0011]优选的，所述步骤三中，在低温预烧并粉碎后的硬碳基体内按质量比0
‑
15％的比例，加入非金属单质硅，转速为1000～3000r/min均匀混合，时间为26～120min。
[0012]优选的，所述步骤三和步骤四中的低温预烧、热解和包覆物热解处理前，向高温炉中通入惰性气体或氮气，排出高温炉中的空气，使得低温预烧、热解和包覆物热解处理的过
程均在惰性气体或氮气的保护下进行，气体通入量为0.1～0.4m3/h，在热解过程中，向惰性气体或氮气保护气体中混入二氧化碳反应气体，反应气体和保护气体的通入比例为0.04
‑
0.1:1。
[0013]优选的，所述步骤四中，包覆物的前躯体为酚醛树脂、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、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷中的一种或多种。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该专利技术安全、可靠，硬碳以其无规排序所具有的较高容量、低造价和优良循环性能，将硬碳制备为负极材料，提高了电池的容量，利于使用；在硬碳负极材料的制备过程中通入少量二氧化碳消耗碳材料，使得制得的硬碳负极材料碳晶格短程有序，长程无序，提高了该硬碳负极材料的化学性能，且该硬碳负极材料的制备方法较为简单实用，原料来源广，制造成本低，利于推广。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]请参阅图1，本专利技术提供的一种实施例：一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，包括步骤一，原料处理；步骤二，前驱体制备；步骤三，预烧粉碎；步骤四，包覆物热解；
[0018]其中上述步骤一中，选取含碳元素的热塑性树脂为原料，将原料进行清洗，再烘干，得到干燥原料；热塑性树脂为丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂、酚醛树脂和聚甲醛的一种或多种；
[0019]其中上述步骤二中，将热塑性树脂在空气中常温固化5～45h，得到固态前躯体；固化时，在热塑性树脂中添加质量比为0
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75％的固化剂；固化剂为己二胺、间苯二胺、苯胺甲醛树脂、聚酰胺树脂、邻苯二甲酸酐和苯磺酸的一种或多种；
[0020]其中上述步骤三中，首先向高温炉中通入惰性气体或氮气，排出高温炉中的空气，使得后续步骤的低温预烧、热解和包覆物热解处理的过程均在惰性气体或氮气的保护下进行，气体通入量为0.1～0.4m3/h；在高温炉中将步骤二中制得的前躯体以0.3～2℃/min的升温速度升温到150～500℃，然后低温预烧5～24h，然后自然降温至室温；然后以0.3～10℃/min的升温速度升温到560～1500℃，热解0.5～7.5h，自然降温至室温，制得硬碳；然后将硬碳进行球磨粉碎，得到粒度为1～60μm的粉末状硬碳基体；在低温预烧并粉碎后的硬碳基体内按质量比0
‑
15％的比例，加入非金属单质硅，转速为1000～3000r/min均匀混合，时间为26～120min；
[0021]其中上述步骤四中，在硬碳基体中按硬碳基体前驱物质量的1～15％，加入包覆物的前躯体，以1400～3500r/min的转速混合20～50min，然后在高温炉中以1～7℃/min的升温速度升温到500～1600℃，时间为3～8h，进行包覆物热解处理，自然降温至室温，得到锂
离子电池复合硬碳负极材料；包覆物的前躯体为酚醛树脂、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、聚丙烯腈、丁苯橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷中的一种或多种；在热解过程中，向惰性气体或氮气保护气体中混入二氧化碳反应气体，反应气体和保护气体的通入比例为0.04
‑
0.1:1。
[0022]基于上述，本专利技术的优点在于，该专利技术以硬碳制备成负极材料，大大提高了电池的比容量，满足实用要求；通过在硬碳负极材料的制备过程中通入少量二氧化碳以消耗碳材料，使得制得的硬碳负极材料碳晶格短程有序，长程无序，使得该硬碳负极材料具有比表面低、振实密度高，电化学性能优异；且该硬碳负极材料的制备方法较为简单实用，原料来源广，制造成本低，利于推广。
[0023]对于本领域技术人员而言本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，包括步骤一，原料处理；步骤二，前驱体制备；步骤三，预烧粉碎；步骤四，包覆物热解；其特征在于：其中上述步骤一中，选取含碳元素的热塑性树脂为原料，将原料进行清洗，再烘干，得到干燥原料；其中上述步骤二中，将热塑性树脂在空气中常温固化5～45h，得到固态前躯体；其中上述步骤三中，在高温炉中将步骤二中制得的前躯体以0.3～2℃/min的升温速度升温到150～500℃，然后低温预烧5～24h，然后自然降温至室温；然后以0.3～10℃/min的升温速度升温到560～1500℃，热解0.5～7.5h，自然降温至室温，制得硬碳；然后将硬碳进行球磨粉碎，得到粒度为1～60μm的粉末状硬碳基体；其中上述步骤四中，在硬碳基体中按硬碳基体前驱物质量的1～15％，加入包覆物的前躯体，以1400～3500r/min的转速混合20～50min，然后在高温炉中以1～7℃/min的升温速度升温到500～1600℃，时间为3～8h，进行包覆物热解处理，自然降温至室温，得到锂离子电池复合硬碳负极材料。2.根据权利要求1所述的一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，其特征在于：所述步骤一中，热塑性树脂为丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂、酚醛树脂和聚甲醛的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种用于锂离子硬碳负极材料的加工制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭飞，仰韻霖，仰永军，
申请(专利权)人：广东凯金新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：